Band-crossover og magnetisk fasediagram af superledende Ba2CuO4-δ

Forskere ledet af prof. Zou Liangjian fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har for nylig undersøgt det magnetiske fasediagram af den høj-Tc (kritiske temperatur) superledende forbindelse Ba₂ CuO_4-δ og dens superledende parringssymmetri baseret på spin-fluktuationsmekanismen. Resultaterne blev offentliggjort i Physical Review B .

Det er velkendt, at to elektroner i vakuum frastøder hinanden. Men i superledere danner to elektroner nær Fermi-overfladen et Cooper-par ved at udveksle bosoniske kvasipartikler. Disse Cooper-par med samme fase kondenserer superfluiden med nul resistivitet. Parringssymmetrien af ​​Cooper-par er en vigtig egenskab til at afdække effektiv parringsinteraktion i superledere.

En nyopdaget cuprat superleder Ba₂ CuO_4-δ vist på høj-Tc på 73 K, omkring to til tre gange højere end isostrukturel konventionel cuprat La₂ CuO_4-δ . Den viser også komprimeret CuO₆ octahedra, som er inverteret til CuO₆ octahedra eller CuO₅ pyramider i moderfaserne af konventionelle cuprater. Dette resulterer i flere orbitaler, der bidrager til superledende egenskaber i Ba₂ CuO_4-δ .

Fasediagrammerne af de tidligere cuprates-superledere viste antiferromagnetisme i umiddelbar nærhed, eller i nogle tilfælde sameksisterende, med superledning. Derfor foreslås det, at den effektive parringsinteraktion medieres af spinfluktuation i cuprates-superlederne. For at forstå, hvilken mekanisme der bidrager til den effektive parringsinteraktion i Ba₂ CuO_4-δ , er det afgørende at undersøge det magnetiske fasediagram af det.

I dette arbejde undersøgte forskerne det magnetiske fasediagram af den høj-Tc superledende forbindelse Ba₂ ved hjælp af den rotationsinvariante slaveboson (RISB) metode. CuO_4-δ . De undersøgte også den superledende parringssymmetri i dens baseret på spin-fluktuationsmekanismen inden for tilfældig fasetilnærmelse.

Resultaterne viste, at i det mellemliggende korrelationsregime (U ~ 2 eV) opførte systemet sig som enkeltbånds paramagnetisk metal, når n> 2,4, og havde kun én antiferromagnetisk isolerende moderfase.

I det stærkt korrelerede regime (U> 4 eV) viste systemet to forskellige antiferromagnetiske isolerende moderfaser ved n =2 og 3, svarende til henholdsvis to-bånds- og enkeltbåndsnatur.

Ved at sammenligne den eksperimentelle spinkoblingsværdi på omkring 150 meV med den samlede energiforskel mellem Néel antiferromagnetiske og paramagnetiske faser, anslog forskerne, at U ≈ 2~3 eV i Ba₂ CuO_3.2 .

De undersøgte yderligere den superledende parringssymmetri i dens baseret på spin-fluktuationsmekanismen og fandt ud af, at parringsstyrkerne af s-bølge og d-bølge er næsten degenererede.

Resultater tyder på, at Cooper parrer i Ba₂ CuO_3.2 er s+d –bølgesymmetriske.

Det er første gang, at forskere teoretisk illustrerede det magnetiske fasediagram af Ba₂ CuO_4-δ , som foreslog, at Cooper parrer i Ba₂ CuO_3.2 var s+d-bølgesymmetriske forudsat, at den effektive parringsinteraktion medieres af spinudsving. + Udforsk yderligere

Polariseret neutronspredning afslører foretrukne spin-excitationer i tolags jernbaseret superleder