最稀释超导体中的声子机制：n型 SrTiO3

掺杂SrTiO3的超导性被证明是更广泛概念的一个特例，即由频率可与费米能相比或更大的声子所介导的非绝热配对。我们认为，对于载流子浓度超过迁移率边的情况，掺杂SrTiO3的超导性是由电子与若干纵向（LO）光学极化声子的相互作用介导的。SrTiO3的电子能谱在低温下由三个连续掺杂的导带组成。每个带都对库珀不稳定性有贡献，并在能谱中表现出超导能隙。下面提出的理论预测了Tc(n)（转变温度对电子数n的依赖）关系中存在极大值，其机制如下：电子掺杂增加了费米面上的态密度，Tc最初上升。同时，累积电荷的屏蔽倾向于减小LO声子模固有的电场振幅，并且在较大浓度下电子与LO声子之间相互作用的矩阵元减小。两种趋势之间的折中导致Tc(n)依赖中出现极大值，从而对 Xiao Lin 等人 [Phys. Rev. Lett. 112, 207002 (2014)] 中最引人注目的实验发现之一给出解释。在第三带达到极大后，超导转变最终下降，使Tc(n)穹顶变得圆滑，随着电子填充连续能带，Tc(n)的三个极大值及伴随的超导能隙依次出现。这源于LO光学声子配对机制的特性。更一般地，该机制为在过渡金属氧化物和其他极化晶体中提高超导转变温度开辟了前景。