[论文解读] Superconductivity driven by charge fluctuations in iron-pnictides

Sen Zhou, Gabriel Kotliar+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2011

Iron-based superconductors research被引用 2

一句话总结

本文提出，铁砷体系中由Fe-As位间电子相互作用驱动的电荷涨落介导了铁砷超导体中的超导电性。通过采用包含Fe 3d和As 4p轨道的八带扩展哈伯德模型，研究识别出在(0,0)、(π,0)和(π,π)波矢处电荷涨落显著增强，从而通过单重态配对吸引作用产生稳健的s波超导电性，同时存在s±和s++配对对称性解。

ABSTRACT

We present a scenario for iron-pnictide superconductivity mediated by charge fluctuations that are strongly enhanced by Fe-As intersite electronic interactions. Deriving an eight-band extended Hubbard model including Fe 3$d$ and As 4$p$ orbitals for the LaOFeAs family, we show that charge fluctuations induced by $p$-$d$ charge transfer and As orbital polarization interactions in the Fe-pnictogen structure peak at wavevectors $(0, 0)$, and ($\pi$, 0) and ($\pi$, $\pi$) respectively. Intraorbital spin-singlet pairing attraction develops at these wavevectors and the solution of the linearized gap equation shows robust s-wave superconductivity with both $s_\pm$ and $s_{++}$ gap functions.

研究动机与目标

• 研究电荷涨落在介导铁砷超导电性中的作用。
• 利用包含Fe 3d和As 4p轨道的扩展哈伯德框架，对LaOFeAs体系的电子相互作用进行建模。
• 确定Fe-As位间相互作用如何增强特定波矢处的电荷涨落并影响配对对称性。
• 分析在强关联效应存在下，所得超导能隙函数的鲁棒性。

提出的方法

• 推导包含LaOFeAs系列体系中Fe 3d和As 4p轨道的八带扩展哈伯德模型。
• 引入Fe-As位间电子相互作用，包括p-d电荷转移和As轨道极化。
• 计算在波矢(0,0)、(π,0)和(π,π)处的电荷涨落敏感度。
• 识别由这些增强电荷涨落诱导的轨道内单重态配对吸引作用。
• 求解线性化能隙方程，以确定超导配对对称性和能隙结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 铁砷超导体中的电荷涨落能否介导稳健的超导电性？
• RQ2 Fe-As位间相互作用如何在特定波矢处增强电荷涨落？
• RQ3 这些电荷涨落所诱导的配对相互作用的本质是什么？
• RQ4 由电荷涨落介导的配对机制中，会涌现出何种超导能隙对称性？

主要发现

• 由于Fe-As位间相互作用，特别是p-d电荷转移和As轨道极化，使(0,0)、(π,0)和(π,π)波矢处的电荷涨落显著增强。
• 在这些波矢处发展出轨道内单重态配对吸引作用，为超导配对提供了一种机制。
• 线性化能隙方程的解显示出稳健的s波超导电性，同时存在s±和s++能隙函数。
• 该配对机制由电荷涨落驱动，而非磁涨落，为铁砷超导体中的超导电性提供了另一种可能路径。