Theoretical study of novel superconducting phenomena in magnetic fields induced by strong-coupling and multi-band effects

强耦合和多带效应引起的磁场中新型超导现象的理论研究

基本信息

批准号：
17J03883
负责人：
足立景亮
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

強結合超伝導体の候補として注目されているFeSeでは、磁場中の熱力学的性質に特徴的なふるまいが観測されており、理論的考察が求められている。本年度は、前年度に考察した強結合超伝導体における低次元性の効果を、より詳しく調べた。また、強結合超伝導体における磁場温度相図を理論的に調べた。得られた成果は、以下のようにまとめられる。（１）前年度の研究で理論的に提案した、次元性の低下が引き起こす弱結合超伝導から強結合超伝導への変化（BCS-BECクロスオーバー）が、より改良された近似であるT行列近似の下でも生じることを示した。具体的には、格子上で引力相互作用する電子系のモデル（引力Hubbardモデル）を解析することで、次元性低下に伴ってペア形成温度とペア凝縮温度が分離していくことや、電子状態密度に擬ギャップが生じうることをGreen関数法に基づいて明らかにし、実験的には超格子構造や一軸性圧力を利用することで次元性誘起のBCS-BECクロスオーバーが実現できる可能性を提案した。（２）磁場中の超伝導状態相図が、強結合性によってどう変化しうるのかを調べるため、電子系のモデルから超伝導状態を記述するモデル（Ginzburg-Landauモデル）を導出した。このモデルにおいて超伝導ゆらぎを考慮することで、強結合域では特徴的な磁場スケール（ペア形成磁場、渦液体形成磁場、渦格子形成磁場）の分離が生じ、温度の降下とともに正常金属状態、非凝縮対状態、渦液体状態へとクロスオーバーし、最終的に渦格子状態への一次相転移が生じうることを明らかにした。また、相図の電子密度依存性を同じモデルに基づいて調べ、高密度になるほど渦液体領域が広がることを見出した。さらに、FeSeの実験結果と我々の計算結果を比較し、FeSeの磁場中相図は強結合性だけでは説明できないことを指摘した。

FESE吸引了作为强耦合超导体的候选者的注意，它观察到了磁场中热力学特性的行为特征，并且需要理论考虑。今年，我们详细研究了低维度对上一年讨论的强耦合超导体的影响。另外，理论上研究了强耦合超导体中的磁场温度相图。所获得的结果可以概括如下：（1）我们表明，从弱耦合的超导性到强耦合超导性（BCS-BEC跨界）的变化，这在上一年的研究中是由t-matrix近似近似值的近似值而发生的，这在上一年的研究中也是由多维数降低引起的。具体而言，通过分析与晶格上与吸引力相互作用（有吸引力的哈伯德模型）相互作用的电子系统模型，我们根据绿色功能方法阐明，将对尺寸降低，并通过实验性的be-be can Casters cance conters controsigience be Cance condersimention-Bcc concrientions dimemension-dimension-bcc Indemension bcc controsity cons clccap降低，并将对配对的温度分开，并且可以将pseudoGAP分离出来。超晶格结构和单轴压力。（2）为了研究磁场中的超导状态相图如何由于强耦合而变化，描述超导状态（Ginzburg-Landau模型）的模型是从电子系统模型中得出的。 Considering superconductivity fluctuations in this model, it was revealed that the distinctive magnetic field scale (paired magnetic field, vortex liquid-forming magnetic field, vortex lattice-forming magnetic field) occurs in the strongly coupled region, and as temperature drops, crossing over into normal metal state, non-condensed pair state, and vortex liquid states, ultimately a first-order phase transition to the vortex lattice state can occur.此外，根据同一模型研究了相图的电子密度依赖性，并发现涡流液体区域的密度越高。此外，我们将FESE的实验结果与计算结果进行了比较，并指出FESE磁场中的相图不能单独通过强耦合来解释。