Incrocio di banda e diagramma di fase magnetico di Ba2CuO4-δ superconduttore

Fig. 1. Un'interazione efficace mediata dallo scambio di un paramagnon antiferromagnetico. Credito:Bai Xiaocheng

I ricercatori guidati dal Prof. Zou Liangjian dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno recentemente studiato il diagramma di fase magnetico del composto superconduttore ad alta Tc (temperatura critica) Ba_{2 CuO_4-δ e la sua simmetria di accoppiamento superconduttore basata sul meccanismo di fluttuazione di spin. I risultati sono stati pubblicati in Physical Review B .}

È noto che due elettroni nel vuoto si respingono a vicenda. Tuttavia, nei superconduttori, due elettroni vicino alla superficie di Fermi formano una coppia di Cooper scambiandosi quasi-particelle bosoniche. Queste coppie di Cooper con la stessa fase condensano il superfluido con resistività zero. La simmetria di accoppiamento delle coppie di Cooper è una caratteristica importante per scoprire un'interazione di accoppiamento efficace nei superconduttori.

Un superconduttore cuprato recentemente scoperto Ba₂ CuO_4-δ presente su un Tc alto di 73 K, circa due o tre volte superiore al cuprato isostrutturale convenzionale La₂ CuO_4-δ . Inoltre, mostra CuO₆ compresso ottaedro, che è invertito nel CuO₆ ottaedri o CuO₅ piramidi nelle fasi madri dei cuprati convenzionali. Ciò si traduce in più orbitali che contribuiscono alle proprietà superconduttive in Ba₂ CuO_4-δ .

I diagrammi di fase dei precedenti superconduttori cuprati mostravano antiferromagnetismo in stretta prossimità, o in alcuni casi coesistente, con la superconduttività. Quindi, si propone che l'effettiva interazione di accoppiamento sia mediata dalla fluttuazione dello spin nei superconduttori cuprati. Per capire quale meccanismo contribuisce all'efficace interazione di accoppiamento in Ba₂ CuO_4-δ , è fondamentale studiarne il diagramma di fase magnetico.

Fig. 2. I diagrammi di fase magnetici di Ba₂ CuO_4-δ a U =2 eV (a) e U =4 eV (b). Credito:Bai Xiaocheng

In questo lavoro, utilizzando il metodo del bosone schiavo invariante rotazionale (RISB), i ricercatori hanno studiato il diagramma di fase magnetico del composto superconduttore ad alto Tc Ba₂ CuO_4-δ . Hanno anche studiato la simmetria dell'accoppiamento superconduttore in base al meccanismo di fluttuazione dello spin all'interno dell'approssimazione di fase casuale.

I risultati hanno mostrato che nel regime di correlazione intermedia (U ~ 2 eV), il sistema si comportava come metallo paramagnetico a banda singola quando n> 2,4 e aveva solo una fase madre isolante antiferromagnetica.

Nel regime fortemente correlato (U> 4 eV) il sistema mostrava due diverse fasi madri isolanti antiferromagnetiche a n =2 e 3, corrispondenti rispettivamente alla natura a due bande ea una banda singola.

Confrontando il valore sperimentale di accoppiamento di spin di circa 150 meV con la differenza di energia totale tra le fasi antiferromagnetica e paramagnetica di Néel, i ricercatori hanno stimato che U ≈ 2~3 eV in Ba₂ CuO_3.2 .

Fig. 3. La forza di accoppiamento λ di Ba₂ , CuO_4-δ con δ =0,8. Il riquadro mostra la forza di accoppiamento λ per drogaggio diverso a U =2 eV. Credito:Bai Xiaocheng

Hanno ulteriormente studiato la simmetria di accoppiamento superconduttore basata sul meccanismo di fluttuazione dello spin e hanno scoperto che le forze di accoppiamento dell'onda s e dell'onda d sono quasi degenerate.

I risultati suggeriscono che Cooper si accoppia in Ba₂ CuO_3.2 sono s+d –wave simmetriche.

È la prima volta che gli scienziati hanno illustrato teoricamente il diagramma di fase magnetico di Ba₂ CuO_4-δ , che ha suggerito che Cooper si accoppia in Ba₂ CuO_3.2 erano s+d –wave simmetriche a condizione che l'effettiva interazione di accoppiamento sia mediata da fluttuazioni di spin. + Esplora ulteriormente