Fig. 1. En effektiv interaktion förmedlad genom utbyte av en antiferromagnetisk paramagnon. Kredit:Bai Xiaocheng
Forskare under ledning av prof. Zou Liangjian från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har nyligen undersökt det magnetiska fasdiagrammet för den hög-Tc (kritisk temperatur) supraledande föreningen Ba2 CuO4-δ och dess supraledande parningssymmetri baserad på spin-fluktuationsmekanismen. Resultaten publicerades i Physical Review B .
Det är välkänt att två elektroner i vakuum stöter bort varandra. Men i supraledare bildar två elektroner nära Fermi-ytan ett Cooper-par genom att byta ut bosoniska kvasipartiklar. Dessa Cooper-par med samma fas kondenserar supervätskan med noll resistivitet. Parsymmetrin för Cooper-par är en viktig egenskap för att avslöja effektiv parningsinteraktion i supraledare.
En nyupptäckt cuprate supraledare Ba2 CuO4-δ presenteras på hög-Tc på 73 K, ungefär två till tre gånger högre än isostrukturell konventionell kuprat La2 CuO4-δ . Den visar också komprimerad CuO6 oktaedrar, som inverteras till CuO6 octahedra eller CuO5 pyramider i moderfasen av konventionella kuprater. Detta resulterar i att flera orbitaler bidrar till supraledande egenskaper i Ba2 CuO4-δ .
Fasdiagrammen för de tidigare cuprates-supraledarna visade antiferromagnetism i omedelbar närhet, eller i vissa fall samexisterande, med supraledning. Därför föreslås det att den effektiva parningsinteraktionen förmedlas av spinnfluktuationer i cuprates-supraledarna. För att förstå vilken mekanism som bidrar med den effektiva parningsinteraktionen i Ba2 CuO4-δ , är det avgörande att undersöka det magnetiska fasdiagrammet för den.
Fig. 2. De magnetiska fasdiagrammen för Ba2 CuO4-δ vid U =2 eV (a) och U =4 eV (b). Kredit:Bai Xiaocheng
I detta arbete, med hjälp av den rotationsinvarianta slavbosonmetoden (RISB), undersökte forskarna det magnetiska fasdiagrammet för den hög-Tc supraledande föreningen Ba2 CuO4-δ . De studerade också den supraledande parningssymmetrin i dess baserad på spin-fluktuationsmekanismen inom slumpmässig fasapproximation.
Resultaten visade att i den mellanliggande korrelationsregimen (U ~ 2 eV), uppträdde systemet som enkelbands paramagnetisk metall när n> 2,4 och hade endast en antiferromagnetisk isolerande moderfas.
I den starkt korrelerade regimen (U> 4 eV) visade systemet två olika antiferromagnetiska isolerande moderfaser vid n =2 och 3, motsvarande tvåbands- respektive enkelbandsnatur.
Genom att jämföra det experimentella spinnkopplingsvärdet på cirka 150 meV med den totala energiskillnaden mellan Néel antiferromagnetiska och paramagnetiska faser, uppskattade forskarna att U ≈ 2~3 eV i Ba2 CuO3.2 .
Fig. 3. Parningsstyrkan λ för Ba2 , CuO4-δ med 5 =0,8. Insättning visar parningsstyrka λ för olika doping vid U =2 eV. Kredit:Bai Xiaocheng
De studerade vidare den supraledande parningssymmetrin i dess baserad på spin-fluktuationsmekanismen och fann att parningsstyrkorna för s-våg och d-våg nästan är degenererade.
Resultaten tyder på att Cooper parar i Ba2 CuO3.2 är s+d –vågsymmetriska.
Det är första gången som forskare teoretiskt illustrerar det magnetiska fasdiagrammet för Ba2 CuO4-δ , vilket föreslog att Cooper parar i Ba2 CuO3.2 var s+d-vågsymmetriska förutsatt att den effektiva parningsinteraktionen förmedlas av snurrfluktuationer. + Utforska vidare
