考虑非均匀电荷分布的高 $T_c$ 超导体理论

我们提出了一个关于高 $T_c$ 氧化物临界温度 $T_c$ 和赝能隙温度 $T^*$ 对掺杂浓度依赖关系的一般理论，其中考虑了 $CuO_2$ 平面内的电荷不均匀性。假设在给定化合物中已精确测量的实验非均匀电荷密度会产生局域 $\rho(r)$ 的空间分布。假定这种局域电荷浓度的差异会产生绝缘体和金属区域，可能呈条纹形貌。在金属区域中，非均匀电荷密度还会产生超导临界温度 $T_c(r)$ 和零温能隙 $\Delta_0(r)$ 的空间分布。对于给定样品，测得的能隙消失温度的起始点被认定为赝能隙温度，即 $T^*$，也就是所有 $T_c(r)$ 的最大值。在 $T^*$ 以下，由于 $T_c(r)$ 的分布，存在一些被绝缘体或金属介质包围的超导区域。向超导态的转变对应于具有不同 $T_c(r)$ 的超导区域之间的渗流阈值。我们使用双分支 Poisson-Gaussian 分布来对电荷不均匀性进行建模。为了进行具体计算并与实验结果进行比较，我们利用基于扩展 Hubbard 哈密顿量的超导平均场理论，推导了 BSCO、LSCO 和 YBCO 体系的相图。我们还表明，这种新方法为高 $T_c$ 氧化物的若干实验特征提供了新见解。