Краткое сообщение
Особенности свойств псевдощелевого состояния в ВТСП купратах
В. И. Кузьмин
Институт физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СОРАН, ул. Академгородок, д. 50, 660036, Красноярск, Россия
С. Г. Овчинников
Институт физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СОРАН, ул. Академгородок, д. 50, 660036, Красноярск, Россия
e-mail: sgo@iph.krasn.ru
Т. М. Овчинникова
Институт леса им. В. Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, ул. Академгородок, д. 50, 660036, Красноярск, Россия
УДК 538.945
Аннотация
В настоящей статье обсуждается сложная структура псевдощелевого состояния в высокотемпературных сверхпроводниках на основе купратов типа La2-xSrxCuO4 и других им подобным квазидвумерным соединениям, общим структурным элементов которых являются слои CuO2. Коротко приводятся выводы из экспериментальных данных по фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением, неупругому рассеянию нейтронов и других методов касательно вариантов «фазовой диаграммы» псевдощелевого состояния в плоскости (допирование p, температура T). В частности, помимо наиболее широко известного варианта с линией T*, обсуждается вариант с двумя видами псевдощели — слабой между T* и T**, а также сильной ниже T**. Такой тип фазовой диаграммы предполагался уже на заре высокотемпературной сверхпроводимости при интерпретации данных экспериментов по магнитной восприимчивости, хотя не является очень популярным в литературе. Однако он согласуется с рядом современных теоретических работ, выполненных с помощью кластерных расчетов, а также с результатами транспортных измерений. Стоит отметить, что именно возможность корректно учитывать нелокальные корреляции позволила в последнее время качественно описать электронную структуру псевдощелевой области. В частности, авторы обсуждают свои результаты, полученные в рамках кластерной теории возмущений в двумерной модели Хаббарда с различными значениями допирования и температуры с использованием кластеров размером 12 и 16 узлов.
Ключевые слова: купраты, ближний антиферромагнитный порядок, фазовая диаграмма, сильная псевдощель, слабая псевдощель.
Литература
[1] С.И. Веденеев. Проблема псевдощели в высокотемпературных сверхпроводниках. УФН 191, 937 (2021). DOI: 10.3367/UFNr.2020.12.038896
[2] I.M. Lifshitz. The energy spectrum of disordered systems. Adv. Phys. 13, 483 (1964). DOI: 10.1080/00018736400101061
[3] N.F. Mott. The electrical properties of liquid mercury. Phil. Mag. 13, 989 (1966). DOI: 10.1080/14786436608213149
[4] H. Alloul, P. Mendels, G. Collin. Antiferromagnetism in YBa2Cu3O6+x: Ga and Zn substitutions I. 89Y NMR determination of the Néel temperature. Ph. Monod, Physica C 156, 355 (1988). DOI: 10.1016/0921-4534(90)90251-9
[5] J. Friedel. The high-Tc superconductors: a conservative view. J. Phys. Condens. Matter 1, 7757 (1989). DOI: 10.1088/0953-8984/1/42/001
[6] H.Y. Hwang, B. Batlogg, H. Takagi, et al., Phys. Rev. Lett. 72, 2636 (1994). DOI: 10.1103/PhysRevLett.72.2636
[7] J. Bardeen, L. Cooper, J. Schrieffer. Theory of Superconductivity. Phys. Rev. 108, 1175 (1957). DOI: 10.1103/PhysRev.108.1175
[8] V. Kresin, S. Ovchinnikov, S. Wolf, Superconducting State. Mechanisms and Materials. Oxford: University Press, 2021. DOI: 10.1093/oso/9780198845331.003.0002
[9] E.I. Shneyder, S.G. Ovchinnikov. Phonon and magnetic pairing mechanisms in high-temperature superconductors in the strong correlation limit. JETP Lett. 83, 394 (2006). DOI: 10.1134/S0021364006090062
[10] E.I. Shneyder, S.G. Ovchinnikov. Lifshits quantum phase transitions and rearrangement of the Fermi surface upon a change in the hole concentration in high-temperature superconductors. JETP 109, 1017 (2009). DOI: 10.1134/S1063776109110077
[11] J. Rossat-Mignod, L. P. Regnault, C. Vettier, et al. Neutron scattering study of the YBa2Cu3O6+x system.Physica C 185 – 189, 86 (1991). DOI: 10.1016/0921-4534(91)91955-4
[12] Z.X. Shen, D.S. Dessau. Electronic structure and photoemission studies of late transition-metal oxides — Mott insulators and high-temperature superconductors. Phys. Rep. 253, 1 (1995). DOI: 10.1016/0370-1573(95)80001-A
[13] J. Schmalian, D. Pines, B. Stojkovic. Weak Pseudogap Behavior in the Underdoped Cuprate Superconductors. Phys. Rev. Lett. 80, 3839 (1998). DOI: 10.1103/PhysRevLett.80.3839
[14] J. Schmalian, D. Pines, B. Stojkovic. Microscopic theory of weak pseudogap behavior in the underdoped cuprate superconductors: General theory and quasiparticle properties. Phys. Rev. B 60, 667 (1999). DOI: 10.1103/PhysRevB.60.667
[15] М.В. Садовский. Псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках. УФН 171, 539 (2001). DOI: 10.3367/UFNr.0171.200105c.0539
[16] D. Pelc, M.J. Veit, C.J. Dorow, et al. Resistivity phase diagram of cuprates revisited Phys. Rev. B 102, 075114 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevB.102.075114
[17] V. Barzykin, D. Pines. Magnetic scaling in cuprate superconductors. Phys. Rev. B 52, 13585 (1995). DOI: 10.1103/PhysRevB.52.13585
[18] A.V. Chubukov. Theory of the leading edge gap in underdoped cuprates. Europhys. Lett. 44, 655 (1998). DOI: 10.1209/epl/i1998-00522-9
[19] A.V. Chubukov, J. Schmalian. Temperature variation of the pseudogap in underdoped cuprates. Phys. Rev. B 57, R11085 (1998). DOI: 10.1103/PhysRevB.57.R11085
[20] M. Zhu, D. J. Voneshen, S. Raymond, et al. Spin fluctuations associated with the collapse of the pseudogap in a cuprate superconductor. Nature physics 19, 99 (2023). DOI: 10.1038/s41567-022-01825-3
[21] K.M. Shen, F. Ronning, D. H. Lu, et al. Nodal Quasiparticles and Antinodal Charge Ordering in Ca2-xNaxCuO2Cl2 Science 307, 901 (2005). DOI: 10.1126/science.110362
[22] T. Yoshida, X.J. Zhou, K. Tanaka, et al. Systematic doping evolution of the underlying Fermi surface of La2−𝑥Sr𝑥CuO4. Phys. Rev. B 74, 224510 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevB.74.224510
[23] T. Yoshida, M. Hashimoto1, S. Ideta, et al. Universal versus Material-Dependent Two-Gap Behaviors of the High-Tc Cuprate Superconductors: Angle-Resolved Photoemission Study of La2-xSrxCuO4. Phys. Rev. Lett. 103, 037004 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.037004
[24] M.R. Norman, H. Ding, M. Randeria, et al. Destruction of the Fermi surface in underdoped high-Tc superconductors. Nature (London) 392, 157 (1998). DOI: 10.1038/32366
[25] D. Senechal, A.-M.S. Tremblay. Hot Spots and Pseudogaps for Hole- and Electron-Doped High-Temperature Superconductors. Phys. Rev. Lett. 92, 126401 (2004). DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.126401
[26] G. Rohringer, H. Hafermann, A. Toschi, et al. Diagrammatic routes to nonlocal correlations beyond dynamical mean field theory. Rev. Mod. Phys. 90, 025003 (2018). DOI: 10.1103/RevModPhys.90.025003
[27] E. Gull, M. Ferrero, O. Parcollet, A. Georges, A.J. Millis. Momentum-space anisotropy and pseudogaps: A comparative cluster dynamical mean-field analysis of the doping-driven metalinsulator transition in the two-dimensional Hubbard model. Phys. Rev. B 82, 155101, 2010. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.155101
[28] V.I. Kuz’min, M.A. Visotin, S.V. Nikolaev, S.G. Ovchinnikov. Doping and temperature evolution of pseudogap and spin-spin correlations in the two-dimensional Hubbard model. Phys. Rev. B 101, 115141 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevB.101.115141
[29] В.И. Кузьмин, С.В. Николаев, С.Г. Овчинников. К вопросу о природе псевдощелевого состояния в купратах. Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования 2, 23 (2025). DOI: 10.62539/2949-5644-2025-7-2-23-29