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K$_3$C$_{60}$ 中量子自旋驱动的 Yu-Shiba-Rusinov 多重态与保持费米子宇称的相变

超导电性 2024-05-14 v1 材料科学 强关联电子

摘要

超导体中的磁性杂质因涌现的 Yu-Shiba-Rusinov (YSR) 态和用于容错量子计算的 Majorana 零模而日益受到关注。然而,YSR 多重态与量子杂质自旋的磁各向异性分裂之间的直接关系仍缺乏充分表征。通过使用扫描隧道显微镜,我们系统地解析了 K3_3C60_{60} 超导体中单个过渡金属(Fe、Cr 和 Ni)杂质诱导的 YSR 多重态及其 Zeeman 效应。YSR 多重态表现出相同的 dd 轨道状波函数,与三重对称的 K3_3C60_{60}(111) 衬底表面存在对称性失配,破坏了 YSR 束缚态在实空间分布的点群对称性。值得注意的是,我们识别出一种前所未有的、保持费米子宇称的量子相变,该相变发生在具有相反单轴磁各向异性符号的基态之间,且可由外部磁场调控。这些发现可以通过量子杂质自旋的各向异性分裂来直接理解,从而阐明了磁各向异性与 YSR 多重态之间复杂的相互作用。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.14970,
  title  = {Quantum spin driven Yu-Shiba-Rusinov multiplets and fermion-parity-preserving phase transition in K$_3$C$_{60}$},
  author = {Shu-Ze Wang and Xue-Qing Yu and Li-Xuan Wei and Li Wang and Qiang-Jun Cheng and Kun Peng and Fang-Jun Cheng and Yu Liu and Fang-Sen Li and Xu-Cun Ma and Qi-Kun Xue and Can-Li Song},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.14970},
  year   = {2024}
}

备注

38 pages, 4 figures in the main text