高温超导体中偶极团簇与电荷密度波的相变

我们证明，空穴载流子的掺杂会导致铜氧化物中电偶极团簇的形成。它们由掺杂离子外部与 CuO 平面内部空穴之间的多体相互作用产生。由于 CuO 平面中空穴的二重简并性，空穴会团簇成与掺杂离子结合的四粒子共振价键小片。这种偶极子可能根据掺杂浓度和温度的不同，有序排列成电荷密度波（CDW）或条纹相，或形成无序态。有序系统的最低能量对应于局域反铁电有序。在低温下，单个无序偶极子的迁移率非常低，它们倾向于首先结合成偶极-偶极对。电磁辐射与电偶极子发生强相互作用，当样品受到辐射时，迁移率会发生显著变化。这导致偶极团簇的分形生长。电偶极子和 CDW 的存在随温度升高引发两个相变：有序态的熔化和偶极态的消失。低掺杂下的铁电性是这种偶极矩的自然结果。我们发展了一种基于二能级系统和偶极-偶极相互作用的理论，以解释极化强度随温度和电场变化的行为。