电子掺杂铜氧化物中自旋涨落介导超导性的证据

在常规的声子介导超导体中，由线性温度电阻率 $\rho(T)$ 推导出的转变温度 $T_c$ 与正常态散射率 $1/\tau$ 通过电声子耦合强度 $\lambda_{\rm ph}$ 相联系。在铜氧化物高 $T_c$ 超导体中，尽管在高掺杂下 $\rho(T)$ 的低温线性系数 $\alpha$ 也与 $T_c$ 呈标度关系，但尚未确定等效的 $\lambda$。在此，我们利用直流电阻率和高场磁阻，提取了电子掺杂 La$_{2-x}$Ce$_x$CuO$_4$（LCCO）中从最佳掺杂到超导穹顶之外的 $\tau^{-1}$ 随 $x$ 的函数关系。结果显示 $\tau^{-1}$ 存在高度各向异性的非弹性分量，其幅值在整个掺杂系列中显著减小。利用已知的费米面参数及随后的霍尔系数建模，我们证明了 LCCO 中 $\tau^{-1}$ 的形式与具有可变强度 $\lambda_{\rm sf}$ 的共度反铁磁自旋涨落散射相一致。$\alpha$、$\lambda_{\rm sf}$ 与 $T_c$ 之间的清晰关联，随后将低能自旋涨落确定为电子掺杂铜氧化物中的主要配对胶水。空穴掺杂铜氧化物中截然不同的磁输运行为表明，后者更高的 $T_c$ 不能仅仅归因于 $\lambda_{\rm sf}$ 的增加。事实上，对 LCCO 建模的成功进一步印证了这样一种观念，即解决空穴掺杂铜氧化物中高温超导的起源可能需要超越对 BCS 理论的简单推广。