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第一作者：Shuxu Hu

通訊作者：薛其坤，張定，喬佳斌

通訊單位：清華大學，北京理工大學

薛其坤，清華大學物理系，教授、博士生導師，中國科學院院士，?中國科學院物理研究所研究員，北京郵電大學電子工程學院院長、北京量子信息科學研究院院長?，南方科技大學校長?、黨委副書記，安徽省院士專家聯誼會顧問、北京市科學技術最高獎獲得者，第十四屆全國人大代表，粵港澳大灣區（廣東）量子科學中心主任。

張定，清華大學物理系，長聘副教授。

喬佳斌，北京理工大學物理學院特別副研究員，主要從事新型量子功能材料的制備、結構表征和物性研究。

論文速覽

第二類超導體在一定外磁場下會形成量子化的磁通渦旋，這些渦旋對超導體的輸運性質有著深刻影響。在超薄高溫超導銅氧化物中，本文系統研究了磁通渦旋的熱激活行為和能斯特效應，發現渦旋對應的熵與超流密度的指數關系。

通過測量不同摻雜水平樣品的磁阻率和能斯特效應，提取了London穿透深度，并發現超流相剛度ρ_s與超導轉變溫度T_c呈線性關系。在相同批次的超薄樣品上，通過芯片熱測量技術測量了能斯特效應，得到了渦旋熵，并發現其隨著T_c或ρ_s的減小而指數衰減。

此外，研究者們還分析了T_c以上的能斯特效應，并在高斯超導漲落框架下進行了討論，為高溫超導性提供了新的視角。

圖文導讀

圖1：樣品制備的流程圖和器件細節展示。

圖2：實驗測量得到的超薄銅氧化物樣品中的能斯特信號。

圖3：不同摻雜水平的超薄BSCCO樣品的能斯特信號和非對角Peltier系數。

圖4：不同超導體的渦旋片熵隨T_c變化的曲線，以及BSCCO中渦旋熵的指數衰減關系，還有超導漲落區域在典型超導相圖中的總結。

總結展望

本研究通過在超薄BSCCO超導體中測量磁阻率和能斯特效應，并探討了渦旋熵和超導漲落的性質。研究發現隨著摻雜水平的降低，渦旋熵指數衰減，該發現對于理解高溫超導體中的相干性質具有重要意義。

此外，研究還揭示了超導漲落的溫度窗口，為進一步研究超導體的相干性質和漲落現象提供了新的實驗數據和理論見解。未來的研究可以基于這些發現，進一步探索超導體中渦旋動力學和超導漲落的物理機制。

文獻信息

標題：Vortex entropy and superconducting fluctuations in ultrathin underdoped Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x superconductor

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48899-6?

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