高温超导体的相关物理性质

       Nambu-Eliashberg理论原来是为研究强耦合电声子相互作用超导体所提出来的。在国际上,加拿大的Toronto研究组和美国的Illinois研究组较早地开始用Nambu-Eliashberg approach来研究高温超导体,特别是后者利用Eliashberg方程分析了高温超导体在极低温下的隧穿实验。其中的考虑之一是由高温超导材料制备的S-I-S隧道结的dIdV曲线,与传统的强耦合超导体类似,都有一个hump-dip结构,而BCS超导体相应隧道结的dIdV曲线却没有这个特征。但它又与传统的强耦合超导体不同,这一结构在Tc时并没有完全消失。

       苏肇冰课题组的工作主要是应用Nambu-Eliashberg approach来符合Bi2Sr2CaCu2O8+x样品本征隧道谱实验从而来探索高温超导体的相关物理性质。该工作发表在Physica C 511 (2015) 15。具体思路是在每一个固定温度下求解Eliashberg方程,由所得到的超导序参量和波函数重整化因子来确定系统的态密度,从而对本征结所测到的I-V曲线进行计算,在这个过程中不断调整Eliashberg方程和态密度的有关参数,求得对I-V实验曲线的符合。得到的主要结果是:

       (i) 对两个不同掺杂样品Bi2212的本征结隧道谱在Tc以下整个温度范围内进行了拟合,理论计算都能很好拟合实验测量结果。

       (ii) 在拟合的过程中获得了各个温度隧道谱相对应的“配对”谱函数作为频率函数的曲线,谱函数由一个低能共振峰和一个高能宽谱所组成。低能共振峰在靠近临界温度处逐渐消失,而高能宽谱分布却随温度变化不大。前者与超导配对机制有关,而后者却与在临界温度处保持有限能隙的机理相关。从a2F的两个组成部分可以分别读得电子和假设的中间玻色子间的两个随温度变化的有效耦合常数λ1和λ2,其中λ1明显的高于普通强耦合超导体相应的数值。这给出了一个由中间玻色子(自旋涨落)诱导的超导电子配对的唯象描述。

       (iii) 如果把与配对电子相耦合的玻色子认同为反铁磁自旋波的话,与非弹性中子散射的实验结果相比,“配对”谱函数中共振峰的位置位于较低的频率;此外在态密度表达式中所引入的与超导配对机理相独立的耗散机制也是一个值得进一步探讨的问题。