掺杂驱动的二维近藤晶格中小费米面到大费米面的转变及d波超导电性

我们研究了具有局域自旋间额外海森堡交换相互作用的二维近藤晶格模型。第一步，我们使用具有两个序参量的平均场理论。第一个序参量是传导电子与局域自旋之间的复配对振幅，描述了近藤(或张-莱斯)单重态的凝聚。其非零值意味着局域自旋对费米面体积有贡献。第二个序参量描述局域自旋之间的单重态配对，并与近藤配对序参量竞争。导带中载流子密度的降低减少了形成大费米面所带来的能量增益，并诱导系统发生相变，进入一个具有强局域自旋间单重态关联且费米面仅由传导电子构成的状态。因此，该模型展示了掺杂驱动的费米面体积变化。在中等掺杂和低温下，存在一个两个序参量共存的相，该相具有有能隙的大费米面和d波超导电性。因此，该理论定性地再现了铜氧化物超导体的相图。在论文的第二部分，我们展示了在近藤交换作用很大的强耦合理论极限下，具有不同费米面体积的两个相是如何出现的。大费米面相对应于具有均匀相位的局域近藤单重态的“真空”，准粒子是该完全配对态周围的自旋-1/2电荷涨落。在小费米面相中，准粒子对应于传播的近藤单重态或三重态，其中给定近藤单重态的相位对应于其动量。在这种图像下，当导带填充较低时也会发生相变。