铜氧化物中预形成空穴对与超导的可能起源
超导电性
2022-02-09 v1
摘要
本文探讨铜氧化物中超导起源这一长期存在且具争议的问题。其超导性可归因于与铜氧面中空位相关的两性缺陷。局域缺陷晶格弛豫导致两性缺陷在施主构型下产生束缚两个空穴的负- 能量，充当预形成的玻色子对。施主与受主构型缺陷间的热力学平衡将费米能级稳定在两性缺陷电荷跃迁态，确保了自由空穴与局域空穴对之间的共振耦合。模型计算表明，临界温度主要由施主构型两性缺陷的密度决定，这解释了临界温度对掺杂的穹顶状依赖的普遍性，以及其对超流密度的普适依赖。有意用化学受主或施主掺杂既非超导的必要条件也非充分条件，超导完全由两性缺陷决定，其浓度可通过晶体非化学计量比调控。化学掺杂的唯一作用是改变施主与受主构型两性缺陷浓度间的平衡，从而导致受主掺杂时超流密度及临界温度上升，施主掺杂时则下降。这解释了实验观察到的受主与施主化学掺杂穹顶结构的明显不对称性。临界温度对外扰的异常敏感性由自由空穴与预形成空穴对之间耦合的共振性质所解释。该工作具有更广泛的意义，因其可能适用于其他具有临界温度随掺杂呈穹顶状依赖的超导体。
引用
@article{arxiv.2202.03686,
title = {Possible Origin of Preformed Hole Pairs and Superconductivity in Cuprates},
author = {Shu Wang and Joel W. Ager and Wladek Walukiewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.03686},
year = {2022}
}