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Universal scaling of tunable Yu-Shiba-Rusinov states across the quantum phase transition

Huang, Haonan und Karan, Sujoy und Padurariu, Ciprian und Kubala, Björn Heiko und Cuevas, Juan Carlos und Ankerhold, Joachim und Kern, Klaus und Ast, Christian R. (2023) Universal scaling of tunable Yu-Shiba-Rusinov states across the quantum phase transition. Communications Physics, 6 (1), Seite 214. Springer Nature. doi: 10.1038/s42005-023-01332-8. ISSN 2399-3650.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1038/s42005-023-01332-8

Kurzfassung

Quantum magnetic impurities give rise to a wealth of phenomena attracting tremendous research interest in recent years. On a normal metal, magnetic impurities generate the correlation-driven Kondo effect. On a superconductor, bound states emerge inside the superconducting gap called the Yu-Shiba-Rusinov (YSR) states. Theoretically, quantum impurity problems have been successfully tackled by numerical renormalization group (NRG) theory, where the Kondo and YSR physics are shown to be unified and the normalized YSR energy scales universally with the Kondo temperature divided by the superconducting gap. However, experimentally the Kondo temperature is usually extracted from phenomenological approaches, which gives rise to significant uncertainties and cannot account for magnetic fields properly. Using scanning tunneling microscopy at 10 mK, we apply a magnetic field to several YSR impurities on a vanadium tip to reveal the Kondo effect and employ the microscopic single impurity Anderson model with NRG to fit the Kondo spectra in magnetic fields accurately and extract the corresponding Kondo temperature unambiguously. Some YSR states move across the quantum phase transition (QPT) due to the changes in atomic forces during tip approach, yielding a continuous universal scaling with quantitative precision for quantum spin-1/2 impurities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197244/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Universal scaling of tunable Yu-Shiba-Rusinov states across the quantum phase transition
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Huang, HaonanMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-4059-0351NICHT SPEZIFIZIERT
Karan, SujoyMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padurariu, CiprianInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9568-2080NICHT SPEZIFIZIERT
Kubala, Björn HeikoBjoern.Kubala (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cuevas, Juan CarlosDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0001-7421-0682NICHT SPEZIFIZIERT
Ankerhold, JoachimInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-6510-659XNICHT SPEZIFIZIERT
Kern, KlausMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1785-7874NICHT SPEZIFIZIERT
Ast, Christian R.Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7469-1188NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 August 2023
Erschienen in:Communications Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:6
DOI:10.1038/s42005-023-01332-8
Seitenbereich:Seite 214
Verlag:Springer Nature
ISSN:2399-3650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:superconducting Scanning tunneling microscopy quantum phase transition magnetic impurities
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
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DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing-Hardwarekonzepte
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kubala, Björn Heiko
Hinterlegt am:30 Sep 2023 20:33
Letzte Änderung:29 Jan 2024 12:27

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