Год издания: 2025
Ключевые слова: сверхпроводимость, сильные электронные корреляции, спин-флуктуационное спаривание, сверхпроводящие соединения железа, купраты, монослой CuO
Аннотация: Природа высокотемпературной сверхпроводимости представляет собой одну из самых важных загадок физики конденсированного состояния. Характерными примерами сверхпроводников с высокими значениями критической температуры Tc являются купраты, например, YBa2Cu3O7-δ, и пниктиды железа ReFeAsO1-xFx, содержащие редкоземельные ионы Re = La, SПоказать полностьюm, Gd, Pr, Nd. Несмотря на многообразие соединений, главной частью является плоскость FeAs в пниктидах и CuO в купратах. В обоих случаях, в проводящем состоянии, d-орбитали, гибридизуясь в зоны, пересекают уровень Ферми и формируют многолистную поверхность Ферми. Многозонный характер электронной структуры играет главную роль как в нормальном состоянии, так и в формировании необычной сверхпроводимости и её свойств. Так, в пниктидах железа при наличии немагнитных примесей может реализоваться переход между двумя сверхпроводящими состояниями, знакопеременным s+- и знакопостоянным s++. Ответ на вопрос, является ли данный переход квантовым фазовым переходом, до сих пор нет. При работе над данным проектом мы построим теорию для двузонной модели пниктидов железа при абсолютном нуле температур и изучим вызванный примесями квантовый фазовый переход между s±- и s++-состояниями. Это не только способствует более глубокому пониманию природы многозонных сверхпроводников, но и внесёт вклад в активно развивающееся направление физики квантовых фазовых переходов. В купратах ситуация с теоретическим описанием усугубляется наличием сильных электронных корреляций, что приводит к до сих пор нерешенным вопросам о механизме формирования характерной структуры низкоэнергетических возбуждений, природе псевдощели и механизме сверхпроводящего спаривания. Для решения этих вопросов необходимо понять, какие характеристики электронных состояний и кристаллической структуры купратов являются ключевыми для формирования наиболее важных свойств. Основой является CuO2-слой и естественно начать изучение с него. Тем более, что существует монослой CuO, который может являться модельной системой для изучения характеристик медь-кислородной плоскости в купратах. В монослое CuO те же самые электронные состояния, что и в купратах, будут находиться в отличающейся от CuO2-слоя кристаллической структуре. Сходства CuO2 плоскостей купратов и CuO монослоев позволяют предполагать, что в допированном CuO тоже могут быть реализованы такие необычные свойства купратов, как псевдощель и высокотемпературная сверхпроводимость. В рамках проекта мы построим теорию сверхпроводимости для монослоя CuO с учётом эффектов электронных корреляций и многозонного характера состояний вблизи уровня Ферми. Результаты смогут пролить свет на механизм высокотемпературной сверхпроводимости в купратах.