掺杂狄拉克电子系统中的超导和激子量子相变

研究了在零温下半填充和掺杂状态下，具有双粒子平面晶格上的狄拉克电子并拥有超导和激子相互作用的材料系统。激子配对是相对论费米子理论中手征对称性破缺的类比，并在电子能谱中产生一个绝缘能隙。具有这种竞争相互作用的凝聚态系统表现出类似于致密夸克物质中手征凝聚和色超导性开始的现象。自由能(有效势)的评估使我们能够绘制出系统在不同相互作用耦合值下的相图。在半填充时，我们表明，如果超导和激子相互作用强度相等且高于一个量子临界点(该临界点已被评估)，则库珀对和激子可以共存。如果一种相互作用强于另一种，则只有相应的序参量非零，我们不会得到共存。对于非零化学势，独立获得了每种相互作用的相图。仅考虑激子相互作用时，得到了作为相互作用强度函数的临界化学势。如果仅考虑超导相互作用，随着电荷载流子掺杂到系统中，超导能隙呈现出特征性的穹顶形状，我们的结果定性地再现了几种化合物(如122铁基超导体和铜氧化物超导体)的超导相图。我们还分析了库珀对和激子共存的可能性，并表明，即使激子相互作用强度大于超导相互作用，随着化学势的增加，超导性倾向于抑制激子序参量。