[論文レビュー] The Physics of Pair Density Waves

D. F. Agterberg, J. C. Davis+8 more|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2019

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 3被引用数 41

ひとこと要約

PDW超伝導体の包括的レビューで、現象論、誘導されたベスティジャイル秩序、銅酸化物の証拠、およびFFLO物理への結びつきに焦点を当てる。

ABSTRACT

We review the physics of pair density wave (PDW) superconductors. We begin with a macroscopic description that emphasizes order induced by PDW states, such as charge density wave, and discuss related vestigial states that emerge as a consequence of partial meting of the PDW order. We review and critically discuss the mounting experimental evidence for such PDW order in the cuprate superconductors, the status of the theoretical microscopic description of such order, and the current debate on whether the PDW is a "mother order" or another competing order in the cuprates. In addition, we give an overview of the weak coupling version of PDW order, Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov states, in the context of cold atom systems, unconventional superconductors, and non-centrosymmetric and Weyl materials.

研究の動機と目的

• 空間的に変調した秩序を持つ、別個の超伝導相としてPDW状態の研究を動機づける。
• PDWに関連する巨視的性質と対称性に基づく誘導秩序（例：CDW、ネマティック、4e超伝導性など）を特徴づける。
• 銅酸化物におけるPDW秩序の実験的証拠の現状を評価し、理論への影響を論じる。
• 弱結合FFLOの視点を要約し、それが寒冷原子系、異種超伝導体、Weyl/非中心対称系に対してどのように関連するかを示す。

提案手法

• モーメンタム ±P_x, ±P_y を持つPDW秩序のGLW（Ginzburg-Landau-Wilson）現象論を構築する。
• PDWから生じる誘導（ベスティジャイル）秩序として、CDW、ネマティック、磁化密度波、4e超伝導性などを同定する。
• PDWを一様d波秩序と結合させて、場・位相関係および渦特性を研究する。
• PDW状態のBogoliubovスペクトルを解析し、粒子穴対称性の不対称性と2Dにおけるギャップレス線を浮き彫りにする。
• トポロジカル励起と分数渦（例：Φ0/2）およびそれらとCDWの転位との関係を議論する。
• 銅酸化物における実験的指標を総括する。ジョセフソン結合、ARPES、STS、渦ハローなどを含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の変調成分を持つPDWの可能な基底状態は何か、そして誘導されたベスティジャイル秩序はどのように生じるのか？
• RQ2 PDW秩序は一様超伝導性とどのように結合するか、CDW/MDW、ネマティック、および4e超伝導秩序に対して観測可能な影響は何か？
• RQ3 PDWのBogoliubovスペクトルが一様超伝導性と異なる特徴は何か、そしてそれがARPES/STSデータをどのように説明するか？
• RQ4 銅酸化物および他の系におけるPDW秩序の証拠は何か、PDWは銅酸化物で母秩序として機能するか、それとも競合秩序か？
• RQ5 弱結合におけるFFLO様状態はPDWとどのように関連するか、寒冷原子系やWeyl/非中心対称材料においてはどうか？

主な発見

• PDW秩序は、電荷密度波、ネマティック、磁化密度波、および4e超伝導性などの二次的秩序を誘導する。
• PDW基底状態にはFF型、FF*-型、単方向LO様、双方向相が含まれ、特有のベスティジャイル秩序を持つ。
• PDW状態では半フラック渦がCDW転位に結びつくことがあり、複数のU(1) 対称性と豊かなトポロジカル励起を反映する。
• PDW Bogoliubovスペクトルは粒子−ホール対称性を欠き、2Dでギャップレス線を特徴とし、銅酸化物のARPESと一致するフェルミアークを生成する。
• La2-xBaxCuO4 および関連銅酸化物にPDW様相関の証拠があり、層の分離、平面内超伝導性の強化と層間相関の抑制を含む。
• PDWフレームワークは疑似ギャップ特性および双方向PDWと複合CDW秩序を考慮した場合の電子ポケットの可能性を説明する。