[論文レビュー] Correlation between linear resistivity and Tc in organic and pnictide superconductors

N. Doiron-Leyraud, Pascale Auban‐Senzier+6 more|ArXiv.org|May 7, 2009

Iron-based superconductors research被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、有機系および鉄系（アラネン）超伝導体における低温での線形抵抗率と超伝導転移温度（Tc）との間の直接的な相関関係を確立している。再生化群理論を用いて、著者らは、この線形T依存性が反強磁性揺動と超伝導ペアリングの干渉によって生じることを示し、量子臨界性と高Tc超伝導性を異なる素材群にわたって結ぶ普遍的なメカニズムを示唆している。

ABSTRACT

A linear temperature dependence of the electrical resistivity as T -> 0 is the hallmark of quantum criticality in heavy-fermion metals and the archetypal normal-state property of high-Tc superconductors, yet in both cases it remains unexplained. We report a linear resistivity on the border of spin-density-wave order in the organic superconductor (TMTSF)2X (X = PF6, ClO4), whose strength scales with the superconducting temperature Tc. This scaling, also present in the pnictide superconductors, reveals an intimate connection between linear-T scattering and pairing, shown by renormalization group theory to arise from antiferromagnetic fluctuations, enhanced by the interference of superconducting correlations. Our results suggest that linear resistivity in general may be a consequence of such interference and pairing in overdoped high-Tc cuprates is driven by antiferromagnetic fluctuations, as in organic and pnictide superconductors.

研究の動機と目的

• 非摂動的超伝導体の正常状態における線形温度依存抵抗率の起源を調査すること。
• 有機系およびアラネン系超伝導体における線形抵抗率が超伝導転移温度Tcと相関しているかどうかを特定すること。
• 反強磁性揺動と超伝導相関が線形抵抗率を生成する役割を調査すること。
• 線形抵抗率が反強磁性揺動によって駆動されるペアリングの普遍的な兆候であるという仮説を検証すること。
• 銅酸化物系にとどまらず、他の非摂動的素材群への高Tc超伝導体における量子臨界性の理解を拡張すること。

提案手法

• スピン密度波転移付近における有機超伝導体（TMTSF）2X（X = PF6, ClO4）の正常状態における電気抵抗率の測定。
• 異なるドーピングレベルおよびTcが異なる素材間での抵抗率挙動の体系的比較。
• 反強磁性揺動と超伝導ペアリングの相互作用をモデル化するための再生化群理論の適用。
• 散乱率の線形T依存性を、量子臨界的挙動の兆候として分析。
• 理論的モデリングを用いて、反強磁性揺動と超伝導相関の干渉が線形抵抗率を生成することを示す。
• 複数の超伝導体群にわたる線形抵抗率の強度とTcとの相関関係の分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる非摂動的超伝導体クラスにわたって、線形抵抗率とTcとの間には普遍的な相関関係があるか？
• RQ2 有機系およびアラネン系超伝導体の正常状態で観察される線形T依存抵抗率の微視的起源は何か？
• RQ3 反強磁性揺動と超伝導ペアリングが干渉することで線形抵抗率がどのように生成されるか？
• RQ4 これらの材料における線形抵抗率が、どの程度量子臨界的挙動を反映しているか？
• RQ5 同じ理論的枠組みが、有機系および鉄系超伝導体における線形抵抗率を説明できるか？

主な発見

• スピン密度波転移付近の（TMTSF）2Xの正常状態で、抵抗率の線形温度依存性が観察され、その勾配はTcに直接比例する。
• 鉄系（アラネン）超伝導体に対しても、同様の線形抵抗率とTcとのスケーリング関係が確認され、共通のメカニズムを示唆している。
• 再生化群理論により、線形抵抗率が反強磁性揺動と超伝導ペアリングの干渉によって生じることが確認された。
• 線形抵抗率の強度はペアリング相互作用に比例しており、散乱過程と超伝導ペアリングとの直接的な関連を示唆している。
• 結果は、過ドーピング高Tc銅酸化物超伝導体においても、反強磁性揺動が超伝導性を駆動しているという考えを支持している。
• これらの発見は、線形抵抗率が量子臨界性の単なる兆候ではなく、ペアリングに起因する干渉効果の直接的結果である可能性を示唆している。