鉄系超伝導体における軌道・スピン揺らぎと超伝導の理論研究

铁基超导体轨道/自旋涨落与超导的理论研究

基本信息

批准号：
17J05232
负责人：
中岡宏徳
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

鉄系超伝導体のひとつであるLiFeAsについて研究を行った。LiFeAsは超伝導転移温度がTc=18Kと比較的高い温度を示すが、磁気秩序も軌道秩序も示さず、典型的鉄系超伝導体であるBa122などとは異なっている。またスピン揺らぎが非常に弱いことが中性子散乱や核磁気共鳴実験からわかっており、スピン揺らぎ機構では高いTcが説明できないと考えられる。La1111でも同様に弱いスピン揺らぎと高いTcが観測されており、LiFeAsの高いTcの起源を解明することは鉄系超伝導体の超伝導発現機構解明の鍵になると考えられる。Feイオンの振動に由来する弱い軌道間相互作用（フォノン）を考慮した軌道揺らぎ機構の先行研究ではフルギャップs++波が得られるが、かなり強い軌道揺らぎを仮定する必要があり現実的ではない。また超伝導ギャップ方程式の固有値λが小さく、高いTcを説明することができない。そこで我々は軌道間相互作用により弱い軌道揺らぎが誘起され、電子相関の高次項であるバーテックス補正により引力相互作用が増強されると考えた。まずスピン、軌道感受率を計算したところ、反強的スピン揺らぎと軌道間相互作用による反強的な軌道揺らぎが発達した。LiFeAsでは強的な軌道揺らぎの発達は観測されていないため、反強的軌道揺らぎはこれに整合する。次に超伝導ギャップ方程式を解いたところ弱い軌道揺らぎとスピン揺らぎのもと、フルギャップs++波が得られた。ギャップ構造も角度分解光電子分光により観測されたものと精度よく整合した。また固有値λも上昇し、高いTcを説明することができた。本研究からLiFeAsでは軌道間相互作用（フォノン）と電子相関効果であるバーテックス補正の相乗効果により高いTcの超伝導が実現しているという結論を得た。

我们对基于铁的超导体之一生命研究进行了研究。生命值表现出相对较高的TC = 18K的超导性过渡温度，但没有表现出磁性或轨道顺序，从而与典型的铁基超导体BA122不同。此外，中子散射和核磁共振实验表明，自旋波动非常弱，人们认为自旋波动机制无法解释高TC。同样，在LA1111中也观察到弱自旋波动和高TC，阐明寿命中高的TC的起源被认为是阐明基于铁的超导体中超导表达的机理的关键。先前对轨道波动机制的研究，这些机制考虑了Fe离子振动衍生而成的弱轨道相互作用（声子）产生了完整的S ++波，但假设相当强的轨道波动是不现实的。此外，超导间隙方程的特征值λ很小，因此无法解释高TC。因此，我们认为弱轨道波动是由轨道间相互作用引起的，并且通过顶点校正（电子相关性的高阶项）增强了有吸引力的相互作用。首先，计算了自旋和轨道敏感性，并由于抗弹性自旋波动和轨道间相互作用而产生了抗肌轨道波动。由于在生命周中尚未观察到强烈的轨道波动发展，因此抗肌轨道波动与此一致。接下来，解决了超导间隙方程，以在弱轨道波动和自旋波动下获得完整的间隙S ++波。间隙结构也与通过角度分辨光电光谱观察到的缝隙结构相匹配。特征值λ也增加，解释了高TC。这项研究得出的结论是，由于顶点校正的协同作用，这是电子相关效应，因此在生命周中实现了高TC超导性。