[論文レビュー] DC resistivity at holographic charge density wave quantum critical points

Andrea Amoretti, Daniel Areán+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2017

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、清浄限界アプローチを用いて、ホログラフィックな電荷密度波量子臨界点におけるdc抵抗率を解析的に計算し、非一貫した拡散過程が輸送を支配することを明らかにした。抵抗率は臨界指数に応じて異なる温度スケーリングを示し、局所的に臨界な場合にゼロ温度で有限の残留抵抗率を示す。これは、ドーピング不足の銅酸化物超伝導体に関する洞察を提供する。

ABSTRACT

In contrast to metals with weak disorder, the resistivity of weakly-pinned charge density waves (CDW) is not controlled by irrelevant processes relaxing momentum. Instead, the leading contribution is governed by incoherent, diffusive processes which do not drag momentum and can be evaluated in the clean limit. We compute analytically the dc resistivity for a family of holographic charge density wave quantum critical points and discuss its temperature scaling. Depending on the critical exponents, the ground state can be conducting or insulating. In the locally critical case, it exhibits a residual resistivity at zero temperature. We discuss the relevance of our results to dc electrical transport in underdoped cuprate high $T_c$ superconductors.

研究の動機と目的

• 弱い不純度モデルを超えた電荷密度波量子臨界点におけるdc電気抵抗率の性質を理解すること。
• 運動量保存をしない非一貫した過程が、不純度によって駆動されない清浄系における抵抗率をどのように支配するかを調査すること。
• 臨界指数が異なるホログラフィックモデルにおける抵抗率の温度スケーリングを特定すること。
• 臨界挙動に基づいて、基底状態が導体的か絶縁体的かを検討すること。
• 得られた結果を、ドーピング不足の銅酸化物高温超伝導体の輸送特性に結びつけること。

提案手法

• 強い相関系における電荷密度波量子臨界点をモデル化するために、ホログラフィック双対性（AdS/CFT）を用いる。
• 運動量緩和が不純度によって駆動されない清浄限界に注目し、非一貫した拡散輸送に焦点を当てる。
• ボトルネック場理論がボリューム重力系の双対をなすという事実を基に、Kubo公式を用いてdc抵抗率を計算する。
• 抵抗率スケーリングへの影響を調査するために、臨界指数を変化させたモデルの族を検討する。
• ゼロ温度極限を評価し、局所的に臨界な場合に残留抵抗率が存在するかを特定する。
• 物性的仮定を用いずに、量子臨界点の重力双対から輸送係数を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホログラフィックな電荷密度波量子臨界点において、dc抵抗率は温度に対してどのようにスケーリングするか？
• RQ2 運動量緩和が不純度によって駆動されない場合、非一貫した拡散過程が抵抗率に果たす役割は何か？
• RQ3 基底状態がゼロ温度で有限の残留抵抗率を示す条件は何か？
• RQ4 臨界指数は、基底状態が導体的か絶縁体的かにどのように影響を与えるか？
• RQ5 これらのホログラフィックな結果は、ドーピング不足の銅酸化物超伝導体の抵抗率挙動をどの程度説明できるか？

主な発見

• dc抵抗率は、運動量を運ばない非一貫した拡散過程によって支配され、清浄限界で有効である。
• 抵抗率のスケーリングは臨界指数に強く依存し、局所的に臨界な場合に特徴的な挙動を示す。
• 局所的に臨界な場合、ゼロ温度でも有限の残留抵抗率が残存し、非フェルミ液体的基底状態を示唆する。
• 臨界指数の値に応じて、基底状態は導体的または絶縁体的になり得る。
• このモデルは、ドーピング不足の銅酸化物超伝導体で観測される非フェルミ液体的抵抗率と整合するフレームワークを提供する。