二维 Hubbard 模型中 d 波配对态的 BCS 超导体与掺杂 Mott 绝缘体之间的交叉

着眼于高温铜氧化物，我们使用变分蒙特卡洛方法研究了方格子上 Hubbard (t-t'-U) 模型中关联的 dx2-y2 波超导 (SC) 态和反铁磁 (AF) 态的性质。我们采用了仅包含关键参数的简单试探波函数，例如描述作为掺杂 Mott 绝缘体的关联 SC 态和正常态所必需的双空穴 - 空穴束缚因子。我们系统地计算了相关物理量对 U/t、t'/t 和 \delta（掺杂率）的依赖关系。随着 U/t 的增加，对于任何 t'/t，SC 性质在 U_co/t \sim 10 处发生从传统 BCS 型到动能驱动型的急剧交叉。随着 \delta 减小，U_co/t 平滑地连接到半填充处的 Mott 转变点。对于 U/t\lsim 5，未发现对应于铜氧化物的稳定超导电性，而对于 U/t\gsim 6，d 波 SC 关联函数 Pd^\infty 迅速增加并在 U=U_co 处达到最大值。通过比较 Pd^\infty 的 \delta 依赖性与实验观察到的穹顶状 Tc 和凝聚能，我们发现铜氧化物的有效 $U$ 值应大于能带宽度，此时 t-J 模型有效。通过分析动能，我们揭示了对于 U>U_co，只有掺杂的空穴（电子）成为电荷载流子，这将形成小的费米面（空穴袋），而对于 U<U_co，所有电子（空穴）都对导电有贡献并将形成普通的大费米面，这与铜氧化物的特征相矛盾。通过引入适当的负（正）t'/t，SC（AF）态得到稳定。在欠掺杂区域，对于 U>U_co，SC 的强度由两个因素决定：即产生单重态对（赝能隙）的 AF 自旋关联，以及由 Mott 物理主导的电荷迁移率。