Embed Size (px)
DESCRIPTION
高温超导体 c 轴电阻的普适标度律. c (z). a,b (x,y). 高温超导体 c 轴电阻的反常. 平面内电阻随温度降低而降低，典型的金属行为. 垂直平面方向电阻随温度降低而上升，典型的半导体行为. 平行和垂直平面方向的电阻呈现出完全相反的变化行为，这个问题不能用能带论和电子弱局域化理论解释。. 高温超导体 c 轴电阻的反常. 平面内电阻随温度降低而降低，典型的金属行为. 垂直平面方向电阻随温度降低而上升，典型的半导体行为. 已有的物理解释. 动力学电荷禁闭. P.W. Anderson 1977 Nobel Laureate. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
高温超导体 c 轴电阻的普适标度律
高温超导体 c 轴电阻的反常
平面内电阻随温度降低而降低，典型的金属行为
垂直平面方向电阻随温度降低而上升，典型的半导体行为
a,b (x,y)
c (z)
高温超导体 c 轴电阻的反常
平面内电阻随温度降低而降低，典型的金属行为
垂直平面方向电阻随温度降低而上升，典型的半导体行为
平行和垂直平面方向的电阻呈现出完全相反的变化行为，这个问题不能用能带论和电子弱局域化理论解释。
已有的物理解释
平面内电阻随温度降低而降低，典型的金属行为
垂直平面方向电阻随温度降低而上升，典型的半导体行为
P.W. Anderson 1977 Nobel Laureate
A.J. Leggett 2003 Nobel Laureate
动力学电荷禁
闭
电子的非相干隧穿
1. 赝能隙具有 d(x2-y2) 对称性
2. c- 轴电子跃迁积分强烈依赖 CuO2 平面内电子的动量方向
2cos cosz x yt t k k
新的物理图象
c- 轴电阻的半导体行为是各向异性的层间电子跃迁与 d(x2-y2) 波对称的赝能隙相互作用的结果
yxk kk coscos d-wave gap
赝能隙：正常态中出现的类超导能隙现象
0
2
4
6
0 50 100 150 200
Temperature (K)
x = 0.68
0.5
0.33
Y0.85
Ca0.2
Ba2Cu
3O
6+x
费米面不连续
高温超导体的 c 轴电子结构
CuO2 plane
Cu
O
a,b (x,y)
c (z)
电子的层间跃迁过程
1st layer O
2p
2nd layer O
2p
？
2 2
2 2
~ cos cos
x yx y
x y
d k k
k k
Cu 4s
Cu 4s
***
层间跃迁矩阵元 2cos cosz x yt t k k
1st layer O
2p
2nd layer O
2p
2 2
2 2 ~ cos cosx y x yx yd k k k k
cos cosx yk k
cos cosx yk k
Xiang, Wheatley, PRL 77,4632
Fermi Surface of La2-
xSrxCuO4
2cos cosz x yt t k k
LDA Band Structure Results
Hg1201 Hg1212 Hg1223
Coherent 3D Fermi surface measured by Polar Angular Magnetoresistance Oscillation
Polar AMRO, overdoped Tl2201 Projection of the FS onto the ab-plane
Tc=20K
Hussey et al, Nature 425, 814 (03)
Bogdanov et al, PRB 64, 180505 (01)
D L Feng et al, PRL 86, 5550 (01)
Bilayer Split of Bi2212
1. 赝能隙具有 d(x2-y2) 对称性
2. c- 轴电子跃迁积分强烈依赖 CuO2 平面内电子的动量方向
2cos cosz x yt t k k
两种各向异性相互作用会产生什么后果
yxk kk coscos d-wave gap
1. 电子沿 c- 轴方向的速度强烈依赖平面内的动量
2. 超导及正常态的赝能隙具有 d 波对称性
超导态：低能行为由能隙节点附近的准粒子决定
2cos cosc a bt k k
cos cosk a bk k ka
kb
超流密度
BCD
x
B
Penetration Depth
B(x)=B(0)e-x/
Vacuum Superconductor
YBa2Cu3O6.93
Hardy PRL 70, 3999 (93)
In-plane superfluid density Density of states
CuO 面内的超流密度
3 2 ( )~ ( )
( )~ ~
s kab ab
k
fd kv k
fd T
Panagopoulos,Xiang, PRL 81, 2336
Universal gap slope:
The gap slope at the nodal point is approximately proportional to Tc independent on doping
LSCOYBCO
C 轴方向超流密度：随温度 T5 变化
3 2
4
. .
( )~ ( )
( )~ cos 2 ,
kc c
k
F S
fd kv k
fd
PRL 79, 2320 (1997)
实验结果与理论预言的比较
Xiang, Wheatley, PRL 77, 4632 (1996)
5
0
22 45010
Tt)(N~~ cc
0
1
2
3
4
5
0 0.5 1
c(10
4 -1
m-1
)
(T/Tc)3
0
2
4
6
8
0 0.2 0.4 0.6 0.8 10
2
4
6
c(10
4 -1
m-1
) Y
Ba
2Cu 3O
6.95
T/Tc
ab(1
07
-1m
-1)
YB
a2C
u 3O6.
99
ab
c
Xiang, Hardy, PRB (2001)
超导准粒子的低频电导：普适的 T3 规律
3
0n,cc
T)K0(10
• 赝能隙 是控制低能电子激发行为的唯一能量尺度
普适标度律
正常态：导电行为由最大能隙处的电子激发决定
( )c c
TT g
ka
kb
expT T
gT
Su, Luo, Xiang (2006 ）
c 轴方向电阻
2
.
1 ( ) 1 ( )~ ( ) ,c z cF S
f fd t k k d N
2
0
,c z FSN t k k
N
TTTT cc exp1
T
TTg exp
Normal state c-axis resistivity: Experimental Data
Bi2212
T. Watanabe et al. PRL 79, 2113 (1997)
Dashed lines:
x
xxg1
exp)(
Normal state c-axis resistivity: Scaling Behavior
Dashed lines:
x
xxg1
exp)(
Bi2223
T. Fujii et al. PRB 66, 024507 (2002)
Is really the pseudogap energy scale?
( ) (0)ab ab abT T
In high temperatures above the pseudogap phase, the in-plane resistivity varies linearly with T
Bi2212
T. Watanabe et al. PRL 79, 2113 (1997)
Is really the pseudogap energy scale?
( ) (0)ab ab abT T
Bi2212
Is really the pseudogap energy scale?
Bi2223
T. Fujii et al. PRB 66, 024507 (2002)
Pseudogap versus Doping
Summary
• 高温超导体的 c 轴电阻的反常是赝能隙与电子层间跃迁的强各向异性的相互作用造成的
• 层间动力学存在普适性• 表征层间电子运动，赝能隙是唯一的控
制参量
物理的可靠性随着检验总量的增加而增加，但随着理论中引入的参数增加而减少。
彭恒武
结束语
