使用局域密度近似(LDA)和一个现实的声子谱,我们确定的$α^2F({\bf k},ω)$在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$的成键,反键,和链带的动量和频率的依赖性。由此产生的自能$Σ$是相当小的费米面附近。例如,对于反键带,作为频率函数的最大值$Re Σ$在正常态的节点处约为7 meV,裸费米速度与重整化费米速度之比为1.18。这些值与表明只有一小部分$Σ$可归因于声子的实验相比小了3-5倍。此外,重整化因子$Z({\bf k},ω)$的频率依赖性是平滑的,并且在观察到的扭结频率处没有异常,这意味着声子不能在化学计量的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$中产生明显的扭结,至少在LDA内。
英文摘要:
Using the local density approximation (LDA) and a realistic phonon spectrum we determine the momentum and frequency dependence of $α^2F({\bf k},ω)$ in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$ for the bonding, antibonding, and chain band. The resulting self-energy $Σ$ is rather small near the Fermi surface. For instance, for the antibonding band the maximum of $Re Σ$ as a function of frequency is about 7 meV at the nodal point in the normal state and the ratio of bare and renormalized Fermi velocities 1.18. These values are a factor 3-5 too small compared to the experiment showing that only a small part of $Σ$ can be attributed to phonons. Furthermore, the frequency dependence of the renormalization factor $Z({\bf k},ω)$ is smooth and has no anomalies at the observed kink frequencies which means that phonons cannot produce well-pronounced kinks in stoichiometric YBa$_2$Cu$_3$O$_7$, at least, within the LDA.
Probing the Lattice Anharmonicity of Superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ Via Phonon Harmonics
我们研究了最佳掺杂高温超导体$_2$ O $_{7-δ}$的强驱动样品中的相干声子。在高激发密度下,我们观察到4.5THz铜氧振动模的非线性晶格响应,通过观察声子三次谐波得到证实,表明该模式是强非谐的.此外,我们观察到如何高振幅的声子振动修改的电子电荷转移共振的位置。这两个结果对可能的声子驱动的非平衡超导性具有重要意义。
Low-q dispersion of transverse acoustic phonons in YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$
高分辨率($ΔE$ =1.3毫电子伏)的非弹性X射线散射(IXS)在最佳掺杂的非孪晶YBa $_2$铜$_3$ O $_{7-δ}$单晶表明,横向声学声子在a方向的色散保持线性,没有软化,由于在长波长极限的弯曲模式,下降到q=0.02。声速为2700 +/- 70 m s $^{-1}$,与超声测量结果非常一致,并且从室温冷却到98 K时不变。这些结果排除了强烈的耦合之间的弯曲动力学的CuO $_2$平面和载流子在铜酸盐。
Phonon Signature of Charge Inhomogeneity in High Temperature Superconductors YBa2Cu3O{6+x}
用中子非弹性散射测量方法研究了YBa 2Cu 3 O {6+x}中高能纵光学(LO)声子的温度和组分依赖性,为掺杂电荷的温度依赖性空间不均匀性提供了明确的证据.测量结果表明,电荷掺杂增加了带电区域的体积分数,而局部电荷密度保持不变。对于最佳掺杂的样品,电荷分布在超导转变温度附近急剧变化,在Tc以下具有更强的电荷不均匀性。声子对电荷响应的显著幅度表明声子强烈参与电荷动力学。
Relaxation timescales and electron-phonon coupling in optically-pumped YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ revealed by time-resolved Raman scattering
时间分辨测量提供了一种新的方法来解开量子材料中复杂的相互作用,由于它们的不同的时间尺度。利用泵浦-探测喇曼散射研究了非平衡条件下$_2$ O $_{6+x}$中氧的顶面振动。声子布居的时间依赖性表现出强烈的电子-声子耦合。最重要的是,声子转移到一个更高的能量,由于瞬态涂抹的费米表面在一个显着的协议与图解理论。我们还讨论了新的见解光致超导报道在较低的掺杂,遵循这些结果。
Two-fluid dynamics in driven YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.48}$
$_2$ O $_{6+x}$中某些声子模的相干光激发已被证明在高于$T_c$的温度下诱导类超导层间相干。最近的工作已经将这些现象与约瑟夫森等离子体极化激元的参数激发和放大相关联,约瑟夫森等离子体极化激元在$T_c$以上过阻尼,但通过声子驱动而变得相干。然而,未凝聚准粒子的耗散响应,它不以相同的方式耦合到声子驱动,还没有得到解决。在这里,我们调查的超流密度,$ωσ_2(ω)$,和准粒子的耗散响应,$σ_1(ω)$,通过系统地调整中红外脉冲的持续时间和能量,同时保持峰值字段固定的增强。我们发现,光致超流密度饱和的零温度平衡值的脉冲长于声子退相时间,而耗散分量继续增长,增加脉冲持续时间。我们表明,超流和耗散保持解耦,只要驱动器上,并确定一个最佳的制度的泵脉冲持续时间的超导响应是最大的和耗散最小化。
Electronic and phononic Raman scattering in detwinned YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.95}$ and Y$_{0.85}$Ca$_{0.15}$Ba$_2$Cu$_3$O$_{6.95}$: s-wave admixture to the $d_{x^2-y^2}$-wave order parameter
用非弹性光(Raman)散射研究了去孪晶、轻度过掺杂YBaPDMATHABMM Cu $_3$ O $_{6.95}$和中度过掺杂$_{0.85}$ Ca $_{0.15}$ Ba $_2$ Cu $_3$ O $_{6.95}$单晶中的电子激发和声子反常.在两个样品中,观察到互换a轴和b轴时电子对断裂峰的修改。涉及平面和顶端氧振动的几个声子模式的线形表现出明显的各向异性相对于入射和散射光场配置。基于一个理论模型,考虑到电子和声子的贡献的拉曼光谱,我们属性的超导性引起的声子线型的变化,一个小的s波混合物的$d_{x^2-y^2}$对波函数的各向异性。我们的理论使我们能够解开电子拉曼信号的声子部分,并确定相应的干扰条款。我们认为,拉曼光谱与上限为20%的s波混合物是一致的。
Rapid Suppression of the Charge Density Wave in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.6}$ under Hydrostatic Pressure
我们报告的影响,流体静压(HP)上观察到的电荷密度波在欠掺杂的铜酸盐。用高分辨非弹性X射线散射(IXS)研究了$_2$ O $_{6.6}$($T_c$ =61 K),揭示了与电荷密度波(CDW)阶相关的声子异常对HP的极端敏感性.正常态展宽和超导诱导的声子软化在Q $_{CDW}$的振幅迅速下降,作为HP的应用,导致在低于$\sim$ 1 GPa的CDW的签名的完全抑制。对YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6.75}$的附加IXS测量表明,这种非常快速的效应不能用压力引起的掺杂水平的修改来解释,并且突出了外部压力和掺杂在调整铜酸盐相图中的不同作用。我们的研究结果提供了新的见解CDW的形成及其与超导性的相互作用的机制。
Strength of the phonon-coupling mode in $La_{2-x}Sr_{x}CuO_{4}$, $Bi_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{8+x}$ and $YBa_{2}Cu_{3}O_{6+x}$: An estimation from the ARPES-nodal measurements
Momentum-dependent charge correlations in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+δ}$ superconductors probed by resonant x-ray scattering: Evidence for three competing phases
我们用共振X射线散射方法测定了具有氧受体高度有序链阵列(ortho-II结构)的$_2$样品中的动量相关电荷关联。结果表明,在面内波矢(0.315,0)和(0,0.325)的近临界,双轴电荷密度波(CDW)的相关性。相应的散射强度表现出很强的单轴各向异性。当外加磁场使超导性减弱时,CDW振幅和关联长度均增大。在$_2$ O $_{6.6}$晶体上进行了类似的实验,该晶体具有较低浓度的无自旋(Zn)杂质,该杂质早先已被证明是无公度磁序的成核物。与具有相同掺杂水平的原始晶体相比,CDW振幅和相关长度被发现强烈减小。这些结果表明,在欠掺杂$_2$ O $_{6+δ}$中,自旋调制态、电荷调制态和超导态之间存在三相竞争.
Critical role of magnetic moments on lattice dynamics in YBa${}_{2}$Cu${}_{3}$O${}_{6}$
晶格动力学在非常规高温超导性中的作用仍然存在激烈的争论。对这个问题的理论见解长期以来一直受到阻碍,缺乏一个准确的第一原理描述的组合电子,磁性和晶格自由度。利用最近构建的r $^2$ SCAN密度泛函,稳定的原始氧化物YBa $_2$ Cu $_3$ O $_6$的反铁磁(AFM)状态,我们忠实地再现关键声子模式的实验色散。我们进一步发现显着的磁致弹性耦合在许多高能量Cu-O键拉伸光学分支,其中AFM结果改善了软非磁性声子带。
Synergistic interplays between the selective electron-phonon coupling, antiferromagnetic fluctuations and charge density wave in the YBa2Cu3Ox cuprate superconductor
The anomaly of the oxygen bond-bending mode at 320 cm$^{-1}$ and the additional absorption peak in the c-axis infrared conductivity of underdoped YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ single crystals revisited by ellipsometricmeasurements
用椭偏法测量了欠掺杂YBaPDMATHABMM、CuPDMATHABMN O $_{7-δ}$单晶的远红外c轴介电响应。在这里,我们报告的温度相关的重整化的氧弯曲声子模式在320厘米$^{-1}$和周围的附加吸收峰的形成400-500厘米$^{-1}$的详细分析。对于强欠掺杂$_{2}$ CuPDMATHABMN O $_{6.5}$晶体,TPDMATHABMR =52 K,我们发现,在协议与以前的报告的基础上,传统的反射测量,这两个功能的逐渐发病发生远高于TPDMATHABMR在T* $\sim $ 150 K。然而,与这些报道中的一些相反,我们的数据确定,声子异常和形成的额外的峰表现出非常明显和陡峭的变化,就在T $_{c}$。对于TPDMATHABMR =80 K的欠掺杂$_{6.75}$晶体,声子反常的起始温度与TPDMATHABMR几乎一致.此外,在对比一些以前的报告中,我们发现这两种晶体的光谱重量的一个相当大的部分的额外的吸收峰不能占的声子模式的光谱重量损失,而是产生从重新分配的电子连续。我们的椭圆偏振数据与将双层铜酸盐化合物视为双层内和双层间约瑟夫森结的超晶格的模型一致。
Parametric resonance of Josephson plasma waves: A theory for optically amplified interlayer superconductivity in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$
集体模之间的非线性相互作用在远离平衡态的强关联电子系统中起着决定性的作用。理解和利用这些相互作用对于量子多体态的光控至关重要。强模式耦合的最令人惊讶的例子之一是双层YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$超导体中顶端氧声子和约瑟夫森等离子体之间的相互作用。Hu et al(2014)的实验。和Kaiser等人(2014)表明,低于Tc时,声子的光激发导致约瑟夫森等离子体边缘的增强和频率偏移,而高于Tc时,即使在平衡反射率光谱中没有可辨别的特征时,光激发声子也会诱导等离子体边缘。Van Hoegen等人(2019)最近的实验也观察到了约瑟夫森等离子体激元从低于Tc和赝能隙相的光激发声子中的参数产生。本文提出了一个由氧运动与面内超流刚度耦合引起的声子-等离激元三波相互作用的理论模型。基于该模型的等离子体激元的参数不稳定性的分析给出了最不稳定的等离子体激元的频率,与实验观察一致。我们还讨论了如何强的约瑟夫森等离子体激元的参数激发可以解释泵浦引起的变化的太赫兹反射率的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$在超导状态,包括频率的变化和约瑟夫森等离子体激元的边缘锐化,以及外观的一个新的峰值约2 THz。这个模型的一个有趣的特点是,过阻尼约瑟夫森等离子体激元不给任何可辨别的功能,在平衡的反射率,但可以开发等离子体激元的边缘时,参数激发。我们认为,这一机制解释了光诱导…
Comment on "Low-temperature phonon thermal conductivity of single-crystalline Nd_{2}CuO_{4}: Effects of sample size and surface roughness" by Li et al.
在这篇评论中,我们表明Li { \it et al.}(Phys. Rev. B { \bf 77},134501(2008))不支持高T_c铜酸盐在低温下的声子镜面反射,因为对于Nd_{2} CuO_{4}和YBa_{2} Cu_{3} O_{6.0}单晶两者,从其热导率数据计算的声子平均自由程\ell远小于高于\sim 100 mK的平均样品宽度。
Evolution of the resonance and incommensurate spin fluctuations in superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$
利用极化和非极化中子三轴谱研究了动态磁化率$χ^{\prime\prime}({\bf q},ω)$随能量的变化($\hbarω$)和波矢量(${\bf q}$)在宽的温度范围内的双层超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$与氧浓度,$x$,0.45,0.5,0.6,0.7,0.8,0.93,和0.95。磁谱中最突出的特征包括超导态的自旋能隙、正常态的赝能隙、讨论得很多的共振和共振以下的无公度自旋涨落。我们建立了超导态的自旋能隙、共振能和自旋涨落的不可逆性与掺杂的关系。我们详细讨论的程序用于分离的磁散射声子和其他寄生效应。在我们的实验结果与各种微观理论模型的比较中,特别强调了YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$和La $_{2-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$的自旋涨落的相似性和差异。
Proximity Effects and Quantum Dissipation in the Chains of YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}
我们认为,最近的扫描隧道显微镜,角分辨光电子能谱和红外光谱实验上的CuO链的YBa $_2$铜$_3$ O $_{6+x}$一致的解释内的相干链平面和非相干链间耦合的相互作用的邻近模型的结果。我们表明,CuO $_2$平面作为欧姆热浴的电子自由度的链,诱导大量的量子耗散。在平面$T_c$之下,链中的电荷激发获得了一个普适的超导能隙,其相位和大小与动量有关。我们预测,这种差距的大小随链中的空穴浓度的非单调变化。
Out-of-plane instability and electron-phonon contribution to s- and d-wave pairing in high-temperature superconductors; LDA linear-response calculation for doped CaCuO2 and a generic tight-binding model
计算了无限层超导体CaCuO 2的平衡结构、能带、声子色散和s-和d-沟道电子-声子相互作用(EPI),其中CuO 2掺杂0.24个空穴。使用LDA和线性响应全电位LMTO方法。在平衡结构中,氧被发现轻微地弯曲出平面,因此,EF附近的能带的特征被发现与其他最佳掺杂的HTSC的那些相似。对于EPI,我们发现λ(s)=0.4,与以前的LDA计算YBa 2Cu 3 O 7。这支持了普遍的信念,即EPI机制本身不足以解释HTSC。发现λ(x^2-y^2)是正的,几乎和λ(s)一样大。这是令人惊讶的,并表明EPI可以增强其他一些d波配对机制。像在YBa 2Cu 3 O 7中,屈曲模式对EPI有显著贡献,尽管这些贡献与静态屈曲成比例,并且对于平坦平面将消失。这些数值结果可以理解从一个通用的紧束缚模型最初来自LDA带的YBa 2Cu 3 O 7。在未来,屈曲模式的非谐性的作用和自旋涨落的影响应进行调查。
Influence of the pseudogap on the superconductivity-induced phonon renormalization in high-T$_c$ superconductors
研究了d密度波(DDW)带隙对超导诱导的声子频率和线宽重整化的影响。拉曼和非弹性中子散射实验的结果进行了讨论。结果表明,DDW带隙可以增强$q=0$声子软化的频率范围,这取决于底层的能带结构。此外,我们还发现各向异性的“d波”赝能隙对YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$中340 cm $^{-1}$声子的q依赖线宽展宽也有贡献.
Incommensurate phonon anomaly and the nature of charge density waves in cuprates
虽然电荷密度波(CDW)的不稳定性是普遍存在的超导铜酸盐,不同的有序波矢量在不同的铜酸盐家庭阻碍了统一的描述CDW的形成机制。本文研究了正则CDW有序铜氧化物La $_{1.875}$ Ba $_{0.125}$ CuO $_{4}$中低能声子的温度依赖性。我们发现与CDW关联相关的声子软化波矢在高温前体相中变得依赖于温度,并且从0.238倒易空间单位(r.l.u.)低于有序化转变温度达0.3~r.l.u.在300~K.这种高温行为表明,“214”型铜酸盐可以在与先前报道的非“214”型铜酸盐(如YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{6+δ}$)中的CDW相关性相似的波矢处主持CDW相关性。这表明,铜酸盐CDW可能产生于相同的潜在的不稳定性,尽管它们显然不同的低温有序波矢量。
Influence of Electron-Phonon Interaction on Spin Fluctuation Induced Superconductivity
研究了$_2$ O $_3$超导态的电子-声子相互作用和自旋涨落相互作用.自旋波动内描述的近反铁磁费米液体理论,而声子处理使用壳模型计算的所有声子分支。电子-声子耦合计算使用刚性位移离子电位屏蔽的背景介电常数$ε_\infty$和CuO $_2$平面内的孔。考虑到这两种相互作用,我们得到一个超导态的$d_{x^2-y^2}$ -对称性,其起源是反铁磁自旋涨落。对系统所有声子模式的研究表明,声子对d波配对相互作用的贡献是有吸引力的。这是正同位素效应的必要先决条件。同位素指数的大小强烈地依赖于电子-声子和自旋涨落耦合的相对强度。由于强的电子关联,声子诱导的超导态是不可能的,它总是具有s波特征。
Enhanced Electron-Phonon Coupling and its Irrelevance to High T$_{c}$ Superconductivity
认为CuOPDMATHABMM平面的屈曲以及$B_{1g}$声子的强电子-声子耦合的起源是由于上下不同价态的原子在平面上诱导的电场。电场的大小是从新的拉曼光谱结果推导出的YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{6+x}$和Bi $_{2}$ Sr $_{2}$(Ca $_{1-x}$ Y $_{x}$)Cu $_{2}$ O $_{8}$与不同的O和Y掺杂,分别。在后一种情况下,它表明,对称性破缺部分取代Ca Y增强了一个数量级的耦合,而超导$T_c$下降到约三分之二的原始值。