銅酸化物高温超伝導体における不純物と表面の効果に関する理論的研究

铜酸盐高温超导体中杂质及表面效应的理论研究

基本信息

批准号：
04J08012
负责人：
松中大介
金额：
$ 1.22万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

銅酸化物高温超伝導体における非磁性不純物による超伝導転移温度の低下に関して、スピン揺らぎ機構に基づいた微視的な解析を行った。揺らぎ交換近似とコヒーレントポテンシャル近似を用いることで電子相関と不純物散乱を同時に考慮する手法を提案した。亜鉛原子などの銅置換非磁性不純物を記述するために2次元d-p模型のd電子に対してランダムなポテンシャルを導入して計算を行い、エリアシュベルグ方程式の解から超伝導転移温度を見積もり、実験とほぼ一致する超伝導転移温度の低下率を得ることができた。さらに、その超伝導転移温度の低下率は低正孔濃度において大きいという正孔濃度依存性を、揺らぎ交換近似が有効と考えられる最適ドープから過剰ドープ領域に対して計算し、定性的に再現することができた。また、低正孔濃度における超伝導転移温度の大きな低下率は、不純物散乱による準粒子寿命が低正孔濃度において短いことが主な原因であることを明らかにした。このように、銅置換非磁性不純物による超伝導転移温度の低下の実験結果が超伝導発現機構を具体的に考慮した解析によって再現されたことで、不純物効果の視点からスピン揺らぎ機構の妥当性を示した。さらに、p電子に対するランダムなポテンシャルを導入することで酸素欠損による超伝導転移温度の低下率についても解析し、銅置換非磁性不純物と同様に反強磁性スピン揺らぎを抑制し超伝導転移温度を低下させることを示した。

我们基于铜酸盐高温超导体中非磁性杂质导致超导转变温度降低的自旋波动机制进行了微观分析。我们提出了一种利用涨落交换近似和相干势近似同时考虑电子相关性和杂质散射的方法。为了描述锌原子等铜取代的非磁性杂质，通过在二维d-p模型中向d电子引入随机势来进行计算，并根据Eliashberg方程的解来估计超导转变温度，并且我们进行了实验，得到了与上述几乎一致的超导转变温度的降低率。此外，通过从最佳掺杂到认为波动交换近似有效的过掺杂区域，我们定性地再现了空穴浓度依赖性，其中在低空穴浓度下超导转变温度的降低率较大。这样做。研究还表明，低空穴浓度下超导转变温度的大幅下降主要是由于杂质散射导致准粒子寿命较短。这样，通过专门考虑超导机制的分析，再现了铜取代非磁性杂质导致超导转变温度降低的实验结果，并从杂质的角度研究了自旋涨落机制的有效性。显示效果。此外，通过引入p电子的随机势，我们还分析了由于氧空位导致的超导转变温度的降低率，与铜取代的非磁性杂质类似，我们抑制了反铁磁自旋波动并降低了超导转变温度。结果表明