Топологические свойства и симметрия сверхпроводящего параметра порядка при кулоновском спаривании с большим импульсом

• Автор: Чан Ван Лыонг
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 81 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Высокотемпературная сверхпроводимость купратов

1.1. Введение

1.2. Электронная структура квазидвумерных купратных соединений. Фазовая

диаграмма купратов

1.3. Новый класс высокотемпературных сверхпроводников в РеАя -системах

1.4. Нетривиальное сверхпроводящее спаривание: симметрия параметра порядка в

купратах

1.5. Спаривание с ненулевым импульсом пары: неоднородное сверхпроводящее

состояние
1.6. Приближение среднего поля: механизмы сверхпроводящего спаривания
1.7. Описание сверхпроводимости в режимах сильных и слабых корреляций
1.8. Спаривание с большим суммарным импульсом при кулоновском
отталкивании
1.9. Конкуренция сверхпроводящих и диэлектрических спариваний
1.10. Постановка задачи
Глава 2. Топология сверхпроводящего порядка при спаривающем отталкивании
2.1. Введение
2.2. Кинематическое ограничение
2.3. Спаривание при отталкивании
2.4. Перенормировка спаривающего взаимодействия
2.5. Существование нетривиального решения
2.6. Антисимметричные и симметричные решения
2.7. Заключение к Главе
Глава 3. Типы симметрии сверхпроводящего параметра порядка при спаривающем отталкивании '
3.1. Введение
3.2. Сверхпроводящий параметр порядка
3.3. Система уравнений самосогласованна
3.4. Симметрия системы уравнений самосогласования
3.5. Конкуренция спаривающих взаимодействий
ВЫВОДЫ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Сразу же: после открытия сверхпроводимости куиратных соединений в 1986 году проблема высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) стала самой активно разрабатываемой темой современной физики конденсированного состояния, но, несмотря на беспрецедентные усилия научного сообщества, общепринятая точка зрения на сверхпроводимость купратов и их необычные свойства в нормальном состоянии до сих пор отсутствует.
Сверхпроводимость в купратах возникает не из металлического состояния (нормальной ферми-жидкости), как в классических сверхпроводниках, а из некоторого диэлектрического состояния родительского соединения при его допировании, то есть введении избыточных носителей тока В ПЛОСКОСТИ СиС>2, составляющие основу любого кун-ратного соединения. Микроскопический механизм сверхпроводимости, обусловленный притяжением при обмене фонолами благодаря электрон-фопонпому взаимодействию (ЭФВ), лежащий в основе теории Бардина, Купера и Шриффера (ВОЭ), хорошо описывает свойства классических сверхпроводников, но оказывается явно недостаточным для описания ряда необычных свойств купратов, в особенности, топологических свойств и необычной симметрии сверхпроводящего (ЭС) параметра порядка. Поэтому выяснение микроскопического механизма ЭС спаривания в ВТСП купратах остается одним из актуальных и основных дискуссионных вопросов современной теории сверхпроводимости.
Купраты являются сильно коррелированными кназпдвумернымп (2.0) электронными системами, в которых основным межэлектронным взаимодействием является ку-лоновское отталкивание, приводящее как к диэлектрическому (из-за сильного внут-рицентрового отталкивания), так и к БС состояниям. В связи с этим экранированное кулоновское отталкивание играет особую роль и, наряду с другими взаимодействиями между электронами, например, через обмен фононами или антнферромагнитными (АБ) магнонами, определяет эффективность 8С спаривания. В частности, экранированное кулоновское отталкивание может оказаться доминирующим каналом спаривания. Несмотря на то, что сверхпроводимость при отталкивании известна давно, роль оттапитательного взаимодействия в сверхпроводимости купратов исследована недостаточно, а выводы, вытекающие из приближенных или численных решений в рамках модели Хаббарда и родственных ей моделей (например, t—J модели), являются спор-

нымн и противоречивыми.
Особенности электронного строения купратов, в частности, сильная анизотропия зоны проводимости и достаточно ярко выраженный нестинг поверхности Ферми, едва ли могут быть адекватным образом вписаны в рамки таких моделей, поэтому зонная схема представляется той альтернативой, которая соответствует приближенному подходу к описанию реальных купратов со стороны слабых корреляций.
Концепция БС спаривания с большим суммарным импульсом пары при экранированном кулопбвеком отталкивании отражает основные черты поведения купратов в БС и нормальном состояниях. Наличие достаточно малой, но конечной области кинематического ограничения при импульсе пары, существенно меньшем удвоенного фермиевского импульса, с необходимостью приводит к тому, что ядро оператора спаривающего оттал-кивательного взаимодействия имеет отрицательное собственное значение, что является одним из условий возникновения связанного состояния относительного движения пары. Орбитальная симметрия БС параметра порядка, при спаривающем отталкивании имеющего нетривиальные линии нулей в области кинематического ограничения, естественным образом связана с кристаллической симметрией купратной плоскости.
Экранированное кулоновское отталкивание при учете конкурирующих с ним спаривающих взаимодействий за счет обмена фонолами и парамагнонами в случае спаривания с большим импульсом может приводить к БС параметру порядка с различной орбитальной симметрией, что позволяет согласовать нередко противоречивые выводы относительно симметрии БС параметра порядка, наблюдаемой в купратах.
Диссертация посвящена исследованию топологических особенностей БС параметра порядка в рамках микроскопического механизма кулоновского спаривания с большим импульсом.
Цель работы. Развитие концепции БС спаривания с большим импульсом пары при отталкивании в 2О электронной системе, включающее:
1. исследование топологических свойств параметра порядка, возникающего при БС ку-лоновском спаривании с большим импульсом.
2. определение типов орбитальной симметрии БС параметра порядка при спаривающем отталкивании.
3. исследование особенностей БС параметра порядка при конкурирующих спаривающих взаимодействиях.

ромагнетизма. Поэтому конкуренция 8С спаривающих взаимодействий (в том числе ЭФВ и АР взаимодействий) может оказать влияние на величину и симметрию параметра порядка [94, 95, 96]. При К - спаривании сохраняется память о спиновом магнетизме родительского соединения - из которого в результате допирования возникло как диэлектрическое ОАР, так и БС состояние - с АИ вектором К. Идеальный нестинг и зеркальный нестинг РС делают возможным развитие неустойчивостей как в ЭС (частица-частица), так и в некотором диэлектрическом (частица-дырка) каналах спаривания с импульсом К при кулоповском отталкивании. Конкуренция БС и диэлектрического упорядоченных состояний в рамках концепции К - спаривании дает возможность качественно объяснить основные особенности фазовой диаграммы куп-ратов, а также позволяет понять ключевые для физики купратов экспериментальные факты.
1.10. Постановка задачи
В настоящее время отсутствует признанная научным сообществом точка зрения относительно микроскопического механизма сверхпроводимости купратов. Единая точка зрения на симметрию БС параметра порядка в купратах также отсутствует. Поэтому в диссертации поставлены следующие задачи:
1°. Исследование топологических свойств параметра порядка, возникающего при БС кулоновском спаривании с большим импульсом.
2°. Определение типов орбитальной симметрии ЭС параметра порядка при спаривающем отталкивании.
3°. Исследование особенностей ЯС параметра порядка при конкурирующих спаривающих взаимодействиях.