[論文レビュー] Spin-triplet p-wave pairing in a 3-orbital model for FeAs superconductors

Patrick A. Lee, Xiao-Gang Wen|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2008

Iron-based superconductors research被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、FeAs材料におけるスピン三重項p波超伝導が、3軌道モデルにおけるd電子間の強いフンズ則交換相互作用に起因することを提案する。弱結合極限において、フェルミ準拋の間を横断する軌道混合が、3次元フェルミ準拋上にノード線を有するp波対称性の対称性を誘発し、電子相関に起因する非単純超伝導のメカニズムを提供する。

ABSTRACT

We examine the possibility that the superconductivity in the newly discovered FeAs materials may be caused by the Coulomb interaction between d-electrons of the iron atoms. We find that when the Hund's rule ferromagnetic interaction is strong enough, the leading pairing instability is in spin-triplet p-wave channel in the weak coupling limit. The resulting superconducting gap has nodal lines on the 3D Fermi surfaces. The k dependent hybridization of several orbitals around a Fermi pocket is the key for the appearance of the spin-triplet p-wave pairing.

研究の動機と目的

• フンズ則交換相互作用がFeAs材料における非単純超伝導を駆動する役割を明らかにすること。
• 強いフンズ則交換相互作用下で、3軌道モデルにおける鉄系超伝導体のスピン三重項p波対称性が主要不安定性として出現するかどうかを特定すること。
• 強いクーロン反発が存在する中で、スピン三重項対称性がどのように実現可能となるかの微視的メカニズムを同定すること。
• 軌道混合が超伝導ギャップの対称性およびトポロジーに与える影響を分析すること。

提案手法

• 鉄酸化物化合物の鉄原子のd電子を記述するための3軌道モデルを構築する。
• 弱結合極限を用いて、ランダム位相近似（RPA）を用いて対称性の不安定性を分析する。
• 強いフンズ則交換相互作用下で、スピン三重項p波チャネルが主要不安定性として評価される。
• 軌道混合効果を組み込み、デゲネラシーの解除とp波対称性の実現に果たす役割を評価する。
• フェルミ準拋のトポロジーを分析し、超伝導ギャップ内に存在するノード線の有無と構造を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強いフンズ則結合下で、FeAs材料におけるスピン三重項p波対称性が主要な超伝導チャネルとして出現できるか。
• RQ2 多軌道系において、軌道混合がスピン三重項対称性の実現に果たす役割は何か。
• RQ3 フェルミ準拋のトポロジーが、超伝導ギャップのノード構造にどのように影響を与えるか。
• RQ4 強いフンズ則相互作用と弱結合極限において、なぜp波チャネルが他の対称性チャネルを上回るのか。

主な発見

• 弱結合極限において、フンズ則交換相互作用が十分に強い場合、スピン三重項p波対称性が主要不安定性として特定された。
• フェルミ準拋上に存在するノード線は、フェルミ準拋を横断するk依存性の軌道混合に起因する。
• 軌道混合はp波対称性の出現に不可欠であり、デゲネラシーの解除と必要な対称性の実現を可能にする。
• このメカニズムは、鉄系超伝導体の電子構造と整合する3軌道モデル内で成立する。