[論文レビュー] Resistivity anisotropy from the multiorbital Boltzmann equation in nematic FeSe

Marco Marciani, Lara Benfatto|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Iron-based superconductors research参考文献 72被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、不純物散乱を含む多軌道ボルツマン方程式を用いて、ネミックFeSeにおける抵抗率異方性を計算し、弾性散乱によって電子速度の非自明な異方的再規格化が誘導されることを示している。最近提唱されたxyネミック秩序パラメータが、実験的に観測された抵抗率異方性を再現するために不可欠であることが示され、バルク輸送における異なるネミック状況の直接的な指紋を提供する。

ABSTRACT

We compute the resistivity anisotropy in the nematic phase of FeSe from the static solution of the multiorbital Boltzmann equation. By introducing disorder at the level of the microscopic multiorbital model we show that even elastic scattering by localized impurities may lead to nontrivial anisotropic renormalization of the electronic velocities, challenging the usual understanding of transport based only on cold-and hot-spots effects. Our model takes into account both the xz/yz and the recently proposed xy nematic ordering. We show that the latter one has a crucial role in order to reproduce the experimentally measured anisotropy, providing a direct fingerprint of the different nematic scenarios on the bulk transport property of FeSe.

研究の動機と目的

• FeSeにおける抵抗率異方性の長年の謎を解き明かす。これは、格子歪みからの予想と矛盾する。
• 多軌道電子構造と不純物が輸送異方性をどのように形作るかを調査する。
• 最近提唱されたxyネミック秩序パラメータが、実験的に観測された抵抗率異方性を再現するために不可欠であるかを検証する。
• 通常の見方、すなわち抵抗率異方性が主に「コールドスポット」と「ホットスポット」効果によって支配されるという見方を挑戦する。
• 鉄系超伝導体におけるネミック秩序パラメータとバルク輸送特性との間の微視的リンクを確立する。

提案手法

• 不純物を含む静的多軌道ボルツマン輸送方程式を解く。
• xz/yzおよびxyネミック秩序パラメータを含む微視的多軌道ハミルトニアンを用いる。
• ボルツマン方程式における散乱率のレベルで弾性不純物散乱を組み込む。
• ネミック秩序パラメータを軌道選択的効果によって自己無撞着に生成されたものとして扱う。
• ボルツマン方程式の解から抵抗率異方性Δρ = ρx − ρyを計算する。
• xyネミック秩序パラメータを含む・含まない場合の結果を比較し、その役割を隔離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弾性不純物散乱のみが、ネミックFeSeにおける電子速度の非自明な異方的再規格化を引き起こすか？
• RQ2 xyネミック秩序パラメータは抵抗率異方性にどのように寄与するか？
• RQ3 ホットスポットおよびコールドスポット効果に依存せず、実験的に観測されたFeSeの抵抗率異方性を再現できるか？
• RQ4 xz/yzおよびxyネミック秩序パラメータが、共同して輸送異方性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 実験的に観測されたFeSeの抵抗率異方性を説明するには、xyネミック状況が不可欠か？

主な発見

• 不純物による弾性散乱が、電子速度の非自明な異方的再規格化を誘導し、ホットスポットおよびコールドスポット効果の優位性を揺るがす。
• 実験的に観測されたFeSeの抵抗率異方性を再現するには、xyネミック秩序パラメータの導入が不可欠である。
• モデルにおいて抵抗率異方性Δρ = ρx − ρyは正であることが判明し、FeSeにおける実験的観測と整合的である。
• xz/yzネミック秩序のみでは正しい異方性を再現できないため、xy軌道チャネルが果たす重要な役割が示された。
• 本モデルは、xyネミック状況とバルク輸送との間の直接的な指紋を提供し、他のネミックメカニズムと明確に区別できる。
• 結果は、多軌道効果と不純物が、ネミックFeSeにおける抵抗率異方性の正しい記述に不可欠であることを示している。