高温铜氧化物超导体中的费米学、电荷转移能与鲁棒顺磁子

铜氧化物高温（high-$T_c$）超导体承载鲁棒顺磁子激发，其传播能量对空穴浓度不敏感，并与测得的最大超导转变温度相关联。鉴于铜氧化物家族之间（以及内部）电子结构的差异，阐明与高温超导性相关的微观参数与顺磁子动力学之间的关系仍是理论的关键挑战。利用铜氧化物平面的典范 Hubbard 和 $t$-$J$-$U$ 模型，我们将鲁棒顺磁子能量与高温超导费米学（通过次近邻到最近邻跃迁积分之比 $r \equiv t^\prime/|t|$）和电荷转移能 $\Delta_\mathrm{CT}$ 关联起来。结果表明，$r$ 和 $\Delta_\mathrm{CT}$ 在不同材料间的变化对顺磁子能量产生相反效应，解释了多个铜氧化物中磁激发带宽的可比性。利用 $r$ 和 $\Delta_\mathrm{CT}$ 的经验值作为理论输入，我们研究了具有多达三个 CuO₂ 平面的 Bi 家族铜氧化物，并证明计算得到的顺磁子能量与实验结果在 6% 的误差范围内定量吻合。本工作为在强关联电子系统中对鲁棒顺磁子物理进行定量调控提供了一条途径。