[論文レビュー] Precursor Pairing Correlations and Pseudogaps

Mohit Randeria|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 1997

Synthesis and properties of polymers参考文献 1被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、長距離位相相関が存在しない状態において、臨界温度Tcより上でも局所的で動的なスイングレット対相関が、アンダードープカップレートスの擬似ギャップを生じると主張している。低キャリア密度および小サイズの対を有するモデル系を用いて、これらの事前に形成された対がスピンおよび電荷応答における低エネルギースペクトル重みを抑制することを示し、実験的異常（例えばスピンギャップや異常な光学伝導度）を、d波超伝導性を超える新しい基底状態を必要とせずに説明している。

ABSTRACT

I begin by briefly reviewing various experimental results on the pseudogap phenomena in underdoped cuprates. I argue that, taken together, all of these lead to a picture of singlet pairing above $T_c$. I then explore the idea that the pseudogap is a normal state precursor of the superconducting gap due to local, dynamic pairing correlations in a state without long range phase coherence. Early work on simple model systems which exhibit pseudogap anomalies in the normal state of 2D superconductors in a low density, small pair size regime is reviewed and critically re-examined in view of more recent developments. I also describe recent studies of how the underlying d-wave superconducting ground state affects the anisotropy of the pseudogap and the destruction of the Fermi surface.

研究の動機と目的

• アンダードープカップレートスにおける擬似ギャップの起源を、新しい量子相ではなく超伝導性への前駆的現象として説明すること。
• NMR、ARPES、光学伝導度、トンネル効果、熱力学からの実験データを分析し、Tcより上でもスペクトル重みの抑制を特定すること。
• 低密度および小サイズの対を有する単純なモデル系を用いて、2次元超伝導体における擬似ギャップ現象を模擬すること。
• スピンおよび電荷応答関数（χ(T)、1/T1T、σab(ω)、σc(ω)）を用いて、スピンおよび電荷チャネルにおけるスペクトル重みの抑制を調査すること。
• 面内（ab）およびc軸方向の輸送を比較することで、c軸方向の伝導度に低周波数ドレーブピークが存在しないのは、対のトンネルが指数関数的に抑制されているためであることを示すこと。
• 光学伝導度における和則制約を適用することで、ω=0近辺に顕著な蓄積がないにもかかわらず、スペクトル重みが高周波数領域に転送されていることを示すこと。
• 対相関とフェルミ表面再構成の相乗効果に注目し、擬似ギャップ領域における不連続なフェルミアークの構造を含めて考察すること。

提案手法

• NMR、ARPES、光学伝導度、トンネル効果、熱力学からの実験データを分析し、Tcより上でもスペクトル重みの抑制を特定する。
• 低密度および小サイズの対を有する単純なモデル系を用いて、2次元超伝導体における擬似ギャップ現象を模擬する。
• スピンおよび電荷応答関数（χ(T)、1/T1T、σab(ω)、σc(ω)）を用いて、スピンおよび電荷チャネルにおけるスペクトル重みの抑制を調査する。
• 面内（ab）およびc軸方向の輸送を比較することで、c軸方向の伝導度に低周波数ドレーブピークが存在しないのは、対のトンネルが指数関数的に抑制されているためであることを示す。
• 光学伝導度における和則制約を適用することで、ω=0近辺に顕著な蓄積がないにもかかわらず、スペクトル重みが高周波数領域に転送されていることを示す。
• 対相関とフェルミ表面再構成の相乗効果に注目し、擬似ギャップ領域における不連続なフェルミアークの構造を含めて考察する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アンダードープカップレートスにおける擬似ギャップの起源は何か？ これはTcより上でも事前に形成されたコープアー対を反映しているのか？
• RQ2 なぜスピンおよび電荷応答両方がTcより上でも低周波数スペクトル重みを抑制するのか？ それらの低エネルギー行動にはどのような相違があるのか？
• RQ3 d波超伝導基底状態は、擬似ギャップの異方性および構造にどのように影響を与えるのか？
• RQ4 なぜ面内ではドレーブピークが観測される一方、c軸方向の輸送では低エネルギー電荷励起が観測されないのか？
• RQ5 Tcより上での準粒子コherencyの破壊は、事前に形成された対への散乱によって説明可能か？ それらの輸送特性にどのような特徴が現れるのか？

主な発見

• 擬似ギャップは、長距離位相相関が存在しない局所的で動的なスイングレット対相関によって生じる超伝導ギャップの常態的前駆的現象として説明される。
• NMRデータは、強いT依存性を示すスピン感受率と、65Cuに対して非単調な1/T1Tを示し、150K未塔で低下する傾向が見られ、スピン励起における擬似ギャップ形成を示している。
• 面内光学伝導度σab(ω)は、Tcより上でも500 cm⁻¹未満のスペクトル重みが抑制されており、17Oの1/T1Tと一致するT依存性を示しており、共通のスペクトル重み抑制の起源を示している。
• c軸光学伝導度σc(ω)は低周波数ドレーブピークを示さず、直接的にスピン感受率と一致しており、c軸方向の輸送がab面内の励起スペクトルにおける擬似ギャップをプローブしていることを示している。
• ω=0近辺に顕著な蓄積がないにもかかわらず、光学和則が満たされていることから、スペクトル重みが高周波数領域に転送されていることが示され、明確なピークは観測されない。
• c軸方向の輸送に低エネルギー電荷励起が存在しないのは、不規則な対トンネルが指数関数的に抑制されているためであり、1粒子過程が支配的となり、温度低下に伴い抵抗率が上昇する。