[论文解读] Spin-triplet p-wave pairing in a 3-orbital model for FeAs superconductors

Patrick A. Lee, Xiao-Gang Wen|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2008

Iron-based superconductors research被引用 8

一句话总结

本文提出，在铁砷化合物中，自旋三重态p波超导性源于三轨道模型中d电子之间强烈的洪特定则交换相互作用。在弱耦合极限下，费米口袋之间的轨道杂化诱导出具有三维费米面上节点线的p波配对，提供了一种由电子关联驱动的非传统超导机制。

ABSTRACT

We examine the possibility that the superconductivity in the newly discovered FeAs materials may be caused by the Coulomb interaction between d-electrons of the iron atoms. We find that when the Hund's rule ferromagnetic interaction is strong enough, the leading pairing instability is in spin-triplet p-wave channel in the weak coupling limit. The resulting superconducting gap has nodal lines on the 3D Fermi surfaces. The k dependent hybridization of several orbitals around a Fermi pocket is the key for the appearance of the spin-triplet p-wave pairing.

研究动机与目标

• 探讨洪特定则交换相互作用在铁砷材料中驱动非传统超导性中的作用。
• 确定在铁基超导体的三轨道模型中，自旋三重态p波配对是否可作为主导不稳定性出现。
• 识别在强库仑排斥存在下实现自旋三重态配对的微观机制。
• 分析轨道杂化对超导隙对称性和拓扑结构的影响。

提出的方法

• 构建一个三轨道模型，以描述铁砷化合物中铁原子的d电子。
• 采用弱耦合极限，通过随机相位近似（RPA）分析配对不稳定性。
• 在强洪特定则交换相互作用下，评估自旋三重态p波通道作为主导不稳定性。
• 引入轨道杂化效应，以评估其在提升简并度和实现p波配对中的作用。
• 分析费米面拓扑结构，以确定超导隙中节点线的存在与结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 在强洪特定则耦合下，自旋三重态p波配对是否可在铁砷材料中作为主导超导通道出现？
• RQ2 轨道杂化在多轨道体系中实现自旋三重态配对中起什么作用？
• RQ3 费米面拓扑结构如何影响超导隙的节点结构？
• RQ4 为何在弱耦合区、强洪特定则相互作用下，p波通道会主导其他配对通道？

主要发现

• 当洪特定则交换相互作用在弱耦合极限下足够强时，自旋三重态p波配对被识别为主导不稳定性。
• 由于费米口袋之间轨道的k依赖性杂化，超导隙在三维费米面上表现出节点线。
• 轨道杂化对于p波配对的出现至关重要，因为它打破了简并度并实现了所需的对称性。
• 该机制在三轨道模型中成立，与铁基超导体的电子结构一致。