纯排斥二维电子系统中d波电荷载流子配对与非费米液体行为的微观模型
超导电性
2009-10-31 v1 强关联电子
摘要
我们研究了一个强关联电子的微观模型，该模型在二维方晶格上同时包含在位和最近邻库仑排斥作用。该模型表现出一种状态，电子在穿越外部坐标空间中的闭合回路时，其内部自旋空间发生「翻跟头」（自旋-通量）翻转。当这个自旋1/2反铁磁（AFM）绝缘体被掺杂时，基态是带电玻色子meron-涡旋的液体，由于拓扑原因，这些涡旋以涡旋-反涡旋对的形式产生。畸变AFM背景的磁交换能导致对数形式的涡旋-反涡旋吸引力，这种吸引力克服了定域在涡旋核心上的空穴之间的直接库仑排斥。这导致了预形成带电对的出现。我们使用组态相互作用（CI）方法研究各种带电磁孤子和孤子对的量子平移和旋转运动。CI方法系统地描述了Hartree-Fock近似（HFA）的涨落和量子隧穿修正。我们发现最低能量的带电meron-反meron对表现出d波旋转对称性，与铜氧化物超导序参量的对称性一致。对于二维AFM平面中的单个空穴，我们发现了自旋-电荷分离的前兆，其中传统的带电自旋极化子解离为单电荷meron-反meron对。该模型为(i)非费米液体输运性质，(ii)d波预形成带电载流子对，(iii)中红外光吸收，(iv)掺杂导致的AFM长程有序破坏及其他磁性性质，以及(v)角分辨光电子能谱（ARPES）的某些方面，提供了统一的微观基础。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0001235,
title = {A microscopic model for d-wave charge carrier pairing and non-Fermi-liquid behavior in a purely repulsive 2D electron system},
author = {Mona Berciu and Sajeev John},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0001235},
year = {2009}
}
备注
14 pages, 17 figures