Croisement de bande et diagramme de phase magnétique du supraconducteur Ba2CuO4-δ

Fig. 1. Une interaction efficace médiée par l'échange d'un paramagnon antiferromagnétique. Crédit :Bai Xiaocheng

Des chercheurs dirigés par le professeur Zou Liangjian des Instituts de sciences physiques Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont récemment étudié le diagramme de phase magnétique du composé supraconducteur à haute Tc (température critique) Ba_{2 CuO_4-δ et sa symétrie d'appariement supraconducteur basée sur le mécanisme de fluctuation de spin. Les résultats ont été publiés dans Physical Review B .}

Il est bien connu que deux électrons dans le vide se repoussent. Or, dans les supraconducteurs, deux électrons proches de la surface de Fermi forment une paire de Cooper en échangeant des quasi-particules bosoniques. Ces paires de Cooper de même phase condensent le superfluide avec une résistivité nulle. La symétrie d'appariement des paires de Cooper est une caractéristique importante pour découvrir une interaction d'appariement efficace dans les supraconducteurs.

Un cuprate supraconducteur Ba₂ récemment découvert CuO_4-δ présenté sur un haut Tc de 73 K, environ deux à trois fois plus élevé que le cuprate conventionnel isostructural La₂ CuO_4-δ . En outre, il affiche le CuO₆ compressé octaèdres, qui est inversé en CuO₆ octaèdres ou CuO₅ pyramides dans les phases mères des cuprates conventionnels. Il en résulte plusieurs orbitales contribuant aux propriétés supraconductrices de Ba₂ CuO_4-δ .

Les diagrammes de phase des supraconducteurs cuprates précédents montraient un antiferromagnétisme très proche, ou dans certains cas coexistant, avec la supraconductivité. Par conséquent, il est proposé que l'interaction d'appariement efficace soit médiée par la fluctuation de spin dans les supraconducteurs cuprates. Comprendre quel mécanisme contribue à l'interaction d'appariement efficace dans Ba₂ CuO_4-δ , il est crucial d'étudier le diagramme de phase magnétique de celui-ci.

Fig. 2. Les diagrammes de phase magnétique de Ba₂ CuO_4-δ à U =2 eV (a) et U =4 eV (b). Crédit :Bai Xiaocheng

Dans ce travail, en utilisant la méthode du boson esclave invariant en rotation (RISB), les chercheurs ont étudié le diagramme de phase magnétique du composé supraconducteur à haute Tc Ba₂ CuO_4-δ . Ils ont également étudié la symétrie d'appariement supraconductrice basée sur le mécanisme de fluctuation de spin dans une approximation de phase aléatoire.

Les résultats ont montré que dans le régime de corrélation intermédiaire (U ~ 2 eV), le système se comportait comme un métal paramagnétique à bande unique lorsque n> 2,4 et n'avait qu'une seule phase mère isolante antiferromagnétique.

Dans le régime fortement corrélé (U> 4 eV), le système présentait deux phases mères isolantes antiferromagnétiques différentes à n =2 et 3, correspondant respectivement à la nature bibande et monobande.

En comparant la valeur expérimentale de couplage de spin d'environ 150 meV avec la différence d'énergie totale entre les phases antiferromagnétique et paramagnétique de Néel, les chercheurs ont estimé que U ≈ 2~3 eV dans Ba₂ CuO_3.2 .

Fig. 3. La force d'appariement λ de Ba₂ , CuO_4-δ avec δ =0,8. L'encart montre la force d'appariement λ pour différents dopages à U =2 eV. Crédit :Bai Xiaocheng

Ils ont ensuite étudié la symétrie d'appariement supraconductrice basée sur le mécanisme de fluctuation de spin et ont découvert que les forces d'appariement des ondes s et d sont presque dégénérées.

Les résultats suggèrent que Cooper s'apparie dans Ba₂ CuO_3.2 sont symétriques en onde s+d.

C'est la première fois que des scientifiques illustrent théoriquement le diagramme de phase magnétique de Ba₂ CuO_4-δ , qui suggérait que Cooper s'apparie en Ba₂ CuO_3.2 étaient des ondes s + d symétriques à condition que l'interaction d'appariement effective soit médiée par des fluctuations de spin. + Explorer plus loin