[论文解读] 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 7

一句话总结

本文建立了有机超导体和铁基（砷化物）超导体在低温下的线性电阻率与超导转变温度（Tc）之间的直接关联。通过重整化群理论，作者表明这种线性T依赖性源于反铁磁涨落与超导配对之间的干涉，提示了一种普遍机制，将量子临界性与不同家族中的高Tc超导性联系起来。

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.

研究动机与目标

• 研究非传统超导体正常态中线性温度依赖电阻率的起源。
• 确定有机和砷化物超导体中的线性电阻率是否与它们的超导转变温度Tc相关。
• 探讨反铁磁涨落与超导关联在生成线性电阻率中的作用。
• 检验线性电阻率是反铁磁涨落驱动配对的普遍特征这一假设。
• 将对高Tc超导体中量子临界性的理解从铜氧化物扩展到其他非传统家族。

提出的方法

• 测量有机超导体（TMTSF）2X（X = PF6, ClO4）在自旋密度波转变附近的正常态电阻率。
• 系统比较不同掺杂水平和不同Tc材料的电阻率行为。
• 应用重整化群理论来模拟反铁磁涨落与超导配对之间的相互作用。
• 分析散射率的线性T依赖性作为量子临界行为的特征。
• 利用理论建模表明，反铁磁涨落与超导关联之间的干涉产生了线性电阻率。
• 将线性电阻率的强度与多个超导体家族的Tc相关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同类别的非传统超导体中，线性电阻率与Tc之间是否存在普遍关联？
• RQ2 在有机和砷化物超导体正常态中观察到的线性T依赖电阻率的微观起源是什么？
• RQ3 反铁磁涨落与超导配对如何相互干涉以产生线性电阻率？
• RQ4 这些材料中的线性电阻率在多大程度上反映了量子临界行为？
• RQ5 相同的理论框架能否解释有机和铁基超导体中的线性电阻率？

主要发现

• 在（TMTSF）2X靠近自旋密度波转变的正常态中观察到电阻率的线性温度依赖性，其斜率与Tc成正比。
• 在铁基（砷化物）超导体中也发现了线性电阻率与Tc之间的相同标度关系，表明存在共同机制。
• 重整化群理论证实，线性电阻率源于反铁磁涨落与超导配对之间的干涉。
• 线性电阻率的强度与配对相互作用成正比，表明散射过程与超导配对之间存在直接联系。
• 结果支持反铁磁涨落驱动过掺杂高Tc铜氧化物超导体中配对的观点，与有机和砷化物体系一致。
• 研究结果表明，线性电阻率并非量子临界性的单纯表征，而是配对诱导干涉效应的直接结果。