高温超导体中赝能隙现象的研究

柯 莎,罗文辉,宋师霞（银川能源学院 基础部,银川750105）

高温超导体中赝能隙现象的研究

柯 莎,罗文辉,宋师霞
（银川能源学院 基础部,银川750105）

铜氧化合物高温超导体主要有以空穴口袋的形式所表现出来的节点区费米面（费米弧）和反节点区赝能隙态的特征。 在本文中，我们主要引进 反铁磁背景下的横向条纹相模型来研究 欠掺杂铜氧化合物超导体中费米弧的特点及其赝能隙现象。 模拟结果表明，在反铁磁背景横向条纹相下就 可以形成 关于节点对称的费米口袋。

高温超导体；赝能隙；条纹相；费米弧

在铜氧化合物高温超导体中，最普遍最典型的现象就是弱掺杂区正常态赝能隙现象[1,2]。目前，有关赝能隙的起源及其与超导能隙的关系，仍然是物理学界研究的重要内容。赝能隙态的一个重要的特征就是费米弧（费米口袋）的出现，即通常意义下的费米面，但该费米面仅在布里渊区节点区域附近存在[3]。赝能隙问题的解决对寻找超导配对机制有重要的帮助作用，但目前对于赝能隙的起源问题仍没有定论。

2010年，Granath等人[4]认为横向条纹相上的局域配对导致了反节点区能隙的产生，然而，他们模拟得到的费米口袋关于节点不对称，这与实验结果相矛盾。在本文中，我们采用反铁磁背景横向条纹相模型来计算模拟铜氧化合物高温超导体中的费米面。

1 理论模型

为了研究铜氧化合物高温超导体中赝能隙态形成的缘由，在半满的二维正方晶格里，建立如下的哈密顿量：

对于耦合项的哈密顿量ΗSDW，我们采用泡利矩阵并经傅里叶变化可表示成如下形式：

2 计算结果

我们利用以上的理论模型，通过fortran程序计算，并利用matlab画图，得到的结果如下图所示。在这几个图中，都取Vd=0，t1=0.4，η=0.0025，KT=0.002，KT=0.066，空穴掺杂量x=0.066。在图1中，μ=-1.0，M01=0，M02=0。在图2中，取μ=-1.0，M01=0，M02=0.7。在图3中，取μ=-1.0，M01=1.0，M02=0。在图4中，取μ=-1.12，M01=1.8，M02=0.7。

由图1可知，不加反铁磁背景和横向条纹相时，谱函数A(k,ω=0)在第一布里渊区都有分量，呈现出完整的费米面。其实，图1我们已经非常熟悉了，它就是自由粒子的费米面。由图2可知，当只加横向条纹时，反节点区仍有很强的谱分量，在节点区不能形成费米弧。由图3可知，当只加(π,π)反铁磁背景时，虽然在节点区可形成费米弧，但是反节点区仍有很强的激发。由图4可知，在反铁磁背景下加横向条纹相时，反节点区的激发已经被消除掉了，节点区已形成了很干净很对称的费米口袋，反节点区出现了赝能隙。

图1 不加反铁磁背景和横向条纹，谱分量在第一布里渊区的分布情况

图2 只加条纹相，谱分量在第一布里渊区的分布情况

图3 只加反铁磁背景，谱分量在第一布里渊区的分布情况

图4 反铁磁背景横向条纹相下，谱分量在第一布里渊区的分布情况

3 结论

在本文中，我们以所建立的理论模型为基础，研究了欠掺杂铜氧化合物高温超导体中谱函数A(k,ω=0)在第一布里渊区的分布情况。模拟结果表明，反铁磁背景在赝能隙态的形成过程中起着非常重要的作用。如果不加反铁磁背景，只加横向条纹相，很难形成完整的费米弧（费米口袋）。如果不加横向条纹相，只加反铁磁背景，节点区可以形成对称的费米口袋，但是反节点区仍有谱分量的分布。所以，我们得出结论横向条纹相可以消去反节点区的谱分量，反铁磁相和条纹相共同作用就可以在节点区形成对称费米弧，在反节点区产生赝能隙。由此可见，局域配对并不是消除反节点区谱分量存在的唯一原因。另外，我们的模拟结果得到了关于节点对称的费米面，这与实验吻合。

[1]李正中.固体理论[M].北京:高等教育出版社,2002.

柯莎（1985-），女，陕西汉中人，硕士，主要从事：物理学方面的研究。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.015