铜氧化物中 Zhang-Rice 单重态、分子轨道与配对形成的可视化
超导电性
2023-09-19 v1 材料科学
强关联电子
摘要
铜氧化物的母体化合物是一种电荷转移型 Mott 绝缘体，其中 Cu 与 O 轨道之间存在强杂化。关于配对机制的一个关键问题是在反铁磁（AF）Mott 绝缘体背景中掺杂空穴的行为，这是一个典型的量子多体问题。有研究提出，O 位上的掺杂空穴倾向于与未配对 Cu 自旋形成单重态，即 Zhang-Rice 单重态（ZRS）。但关于单个空穴的性质以及导致超导的空穴间相互作用，实验上知之甚少。在此，我们使用扫描隧道显微镜对空穴掺杂的 中的电子态进行可视化，旨在建立配对形成的原子尺度局域基元。单个掺杂空穴被证明具有隙内态和四叶草状空间分布，可归属于局域化 ZRS。当掺杂剂足够接近时，它们形成具有条状和梯状特征图案的离域分子轨道，并伴随费米能级（）附近小能隙的开启。随着掺杂增加，分子轨道在空间上大量增殖并逐渐形成密集排布的 plaquette，但条状和梯状图案基本保持不变。分子轨道的低能电子态与局域配对性质密切相关，因此在超导涌现中起着至关重要的作用。我们提出 Cooper 对由两个占据条状分子轨道的空穴形成，而吸引相互作用由 AF 自旋背景介导。
引用
@article{arxiv.2309.09260,
title = {Visualizing the Zhang-Rice singlet, molecular orbitals and pair formation in cuprate},
author = {Shusen Ye and Jianfa Zhao and Zhiheng Yao and Sixuan Chen and Zehao Dong and Xintong Li and Luchuan Shi and Qingqing Liu and Changqing Jin and Yayu Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09260},
year = {2023}
}