磁性と超伝導の双対性及びその競合・共存に関する理論的研究

磁与超导的二象性及其竞争与共存的理论研究

基本信息

批准号：
09J00226
负责人：
玉置洋正
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

平成22年度は、一層型から多層型の銅酸化物高温超伝導体における反強磁性と超伝導の競合・共存関係を統一的に理解するため、理論研究を行った。近年五層系銅酸化物高温超伝導体において、反強磁性と超伝導の共存層が発見されている。これに対して、一層系のLa_<2-x>Sr_xCuO_4においては反強磁性相と超伝導相は分離して位置しており共存は見られない。これらの相図を微視的な理論から統一的に記述する試みはこれまで成功していない。本研究ではこの問題に対し、一層系や二層系のYBa_2Cu_3O_<6+x>において存在する電荷供給層の非一様性に起因するCuO_2面での強い乱れが電子間の強い多体相関効果によって増強されるという機構を提案し、これを記述する微視的な理論を構築し、その解析を行った。相関効果による有効的な乱れの増大は電荷圧縮率の増大を伴って起こるこ,とがフェルミ液体論より明らかにされている。銅酸化物では低ドープに向かって電荷圧縮率が増大することが理論・実験両面から示唆されている。その結果、反強磁性と超伝導の競合領域において乱れの効果は増大し、一層系や二層系において見られるように反強磁性相と超伝導相の領域は互いに接点を失うように変化するという結果に至る。本研究では反強磁性臨界点に向かって増大するAslamazov-Larkin項を有効不純物ポテンシャルへの補正項として取り入れることにように理論を定式化し、乱れを有する拡張ハバード模型を解析した。この解析の結果、乱れが多体補正によって増大し、反強磁性相と超伝導相の接点が失われていく現象は銅酸化物高温超伝導体において実際に起こることが示された。

在2010年，进行了理论研究，以统一单层与多层氧化物高温超导体的抗铁磁性和超导性之间的竞争和共存关系。最近，在高温氧化铜氧化物超导体中发现了抗铁磁和超导层的共存。相反，在单层LA__ <2-x> SR_XCUO_4中，抗铁磁相和超导相分开，没有观察到共存。迄今为止，还没有成功地从微观理论中描述这些相图。在这项研究中，我们提出了一种机制，在该机制中，由于单层或双层YBA_2CU_3O_3O_ <6+X>的电荷供应层的不均匀性，对CUO_2表面的强烈干扰增强了，通过电子之间的强大多体相关效应，我们构建了微观理论之间的强大多体相关效应来描述和分析。费米液体理论表明，随着电荷压缩率的提高，由于相关效应引起的干扰有效增加。从理论和实验的角度来看，电荷压缩比在铜氧化物中降低掺杂量增加。结果，抗铁磁和超导之间的竞争区域的干扰影响增加，从而导致了这样一个事实，即抗铁磁和超导相变的区域彼此之间失去接触，如单层和双层系统所见。在这项研究中，该理论被制定为结合了Aslamazov-larkin项，该术语增加了抗铁磁临界点，作为有效杂质潜力的校正项，并分析了带有干扰的扩展Hubbard模型。该分析表明，由于多体校正，扰动增加的现象以及抗铁磁和超导相之间的接触实际上是在高温氧化铜超导体中发生的。