[论文解读] Hydrodynamic transport in fluctuating charge density waves

Luca V. Delacrétaz, Blaise Goutéraux+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2017

Organic and Molecular Conductors Research被引用 4

一句话总结

本文提出了一个清洁电子系统中非公度电荷密度波的流体动力学理论，同时考虑了由无序引起的钉扎效应和增殖位错导致的相位弛豫。该理论从位错核心动力学推导出精确的黏滞系数公式，并利用BSCCO中Abrikosov晶格的熔化动力学，验证了与准粒子耗散的一致性，揭示了金属-绝缘体相变及空间与频率分辨电导率中的可观测特征。

ABSTRACT

We describe the collective hydrodynamic motion of an incommensurate charge density wave state in a clean electronic system. Our description simultaneously incorporates the effects of both pinning due to weak disorder and also phase relaxation due to proliferating dislocations. We show that the interplay between these two phenomena has important consequences for charge and momentum transport. For instance, it can lead to metal-insulator transitions. We furthermore identify signatures of fluctuating density waves in frequency and spatially resolved conductivities. Phase disordering is well known to lead to a large viscosity. We derive a precise formula for the phase relaxation rate in terms of the viscosity in the dislocation cores. We thereby determine the viscosity of the superconducting state of BSCCO from the observed melting dynamics of Abrikosov lattices and show that the result is consistent with dissipation into Bogoliubov quasiparticles.

研究动机与目标

• 为清洁电子系统中的非公度电荷密度波态建立统一的流体动力学描述。
• 将弱无序（钉扎）与位错介导的相位弛豫对输运的双重效应纳入理论框架。
• 推导出位错核心中黏滞系数与相位弛豫率之间的定量关系。
• 通过黏滞系数将BSCCO中Abrikosov晶格的熔化动力学与准粒子耗散联系起来。
• 在空间与频率分辨电导率中识别出涨落电荷密度波的实验可探测特征。

提出的方法

• 构建一个包含涨落电荷密度波中集体电荷与动量输运的流体动力学理论。
• 基于位错动力学的微观模型，从位错核心内的黏滞系数推导出相位弛豫率。
• 将该理论应用于BSCCO的超导态，利用观测到的Abrikosov晶格熔化行为作为黏滞系数的探针。
• 通过一致性检验，将提取出的黏滞系数与Bogoliubov准粒子的耗散联系起来。
• 计算空间与频率分辨电导率，以识别涨落密度波序的特征。
• 利用钉扎与相位弛豫的相互作用，预测金属-绝缘体相变。

实验结果

研究问题

• RQ1 无序引起的钉扎与位错介导的相位弛豫之间的相互作用如何影响电荷密度波系统的电荷与动量输运？
• RQ2 位错核心中黏滞系数与相位弛豫率之间的确切关系是什么？
• RQ3 能否从BSCCO超导态中Abrikosov晶格的熔化动力学提取其黏滞系数？
• RQ4 所提取的黏滞系数是否与能量耗散至Bogoliubov准粒子一致？
• RQ5 在空间与频率分辨电导率中，涨落电荷密度波的实验可观测特征是什么？

主要发现

• 钉扎与相位弛豫的相互作用导致电荷密度波系统中出现金属-绝缘体相变。
• 推导出一个精确公式，将位错核心中的相位弛豫率与黏滞系数联系起来。
• 通过Abrikosov晶格熔化动力学确定了BSCCO超导态的黏滞系数。
• 所提取的黏滞系数与能量耗散至Bogoliubov准粒子一致。
• 空间与频率分辨电导率表现出涨落电荷密度波序的显著特征。
• 相位无序显著增强黏滞系数，且其大小与位错核心动力学有定量关联。