铁基超导体中 Lifshitz 相变处的集体模

我们获得了铁基超导体孤立层的 t-J 模型中两个移动空穴的精确低能谱。包含了每个铁原子的最小 $d_{xz}$ 和 $d_{yz}$ 轨道，且两者之间无杂化。在将 Hund 耦合调节至一个假定的量子临界点 (QCP) 后——该点在半填充时将共格自旋密度波与隐藏序反铁磁体分开——我们发现了一个 s 波空穴对基态和一个 d 波空穴对激发态。在 QCP 附近，两者在布里渊区中心的空穴费米面口袋与对应于共格自旋密度波 (cSDW) 动量处涌现的电子费米面口袋之间交替变号。能级分裂随 Hund 耦合增加的变化关系提供了证据，表明在热力学极限下，靠近该假定 QCP 处存在一个真实的 QCP，此时 s 波和 d 波库珀对是简并的。我们还识别出一种耦合于正交剪切应变的宏观超导体的 s 波到 d 波集体振荡。预测其共振频率在低空穴浓度极限下会在 QCP 处坍缩为零。这意味着在相应的量子临界态中，具有 s、d 和 s+id 对称性的库珀对是简并的。我们认为该临界态描述了 Lifshitz 相变处（即电子能带首次升至费米能级之上时）空穴掺杂铁基超导体中的库珀对。因此我们预测，在最佳掺杂处通过拉曼光谱在 Ba$_{1-x}$K$_x$Fe$_2$As$_2$ 中观测到的 s 波到 d 波集体模，也应在靠近 Lifshitz 相变的更高掺杂处被观测到。