Using neutron scattering, we investigate the effect of a magnetic field on the static and dynamic spin response in heavily underdoped superconducting YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{6+x}$ (YBCO$_{6+x}$) with x=0.33 (T$_{c}$=8 K) and 0.35 (T$_{c}$=18 K). In contrast to the heavily doped and superconducting monolayer cuprates, the elastic central peak characterizing static spin correlations does not respond observably to a magnetic field which suppresses superconductivity. Instead, we find a magnetic field induced resonant enhancement of the spin fluctuations. The energy scale of the enhanced fluctuations matches the Zeeman energy within both the normal and vortex phases while the momentum dependence is the same as the zero field bilayer response. The magnitude of the enhancement is very similar in both phases with a fractional intensity change of $(I/I_{0}-1) \sim 0.1$. We suggest that the enhancement is not directly correlated with superconductivity but is the result of almost free spins located near hole rich regions.
Comment on Multiple Quantum Oscillations in the de Haas - van Alphen Spectra of the Underdoped High-Temperature Superconductor YBa2Cu3O6.5 (A. Audouard et al., Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 157003)
Multiple Quantum Oscillations in the de Haas van Alphen Spectra of the Underdoped High Temperature Superconductor YBa_2Cu_3O_6.5
通过改进实验条件和大量的数据积累,我们对欠掺杂高温超导体$_{2}$ O $_{3}$的de Haas-van Alphen效应的测量取得了很高的精度。我们发现,主振荡,到目前为止被认为是单频,是由三个紧密间隔的频率。我们把这归因于双层分裂和一个单一的准二维费米面的翘曲,表明\emph{c}轴的相干性恢复在低温下在欠掺杂的铜氧化物。我们的结果不支持最近报道的在同一化合物中存在1650 T量级的更大频率[S. E. Sebastian { \it等人},Nature { \bf 454},200(2008)]。
Reply to comment by Y. Ando on "Onset of Boson Mode at the Superconducting Critical Point of Underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_y$" by N. Doiron-Leyraud et al
在最近的评论[arXiv:0711.4654]中,Y. Ando提出了两个有效的问题,我们的低温热输运研究的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$通过绝缘体-超导体边界:1)在散射声子的孪晶界的可能作用; 2)从数据中提取一个费米子(线性)项的最佳拟合程序。在本回复中,我们表明,这两个问题可以放下休息1)使用新的数据,从一个tetratelysis(双自由)样品,2)使用分析,不涉及任何拟合。
de Haas-van Alphen oscillations in the underdoped cuprate YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.5}$
利用转矩技术在高达59 T的脉冲磁场中观察到欠掺杂铜氧化物YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6.5}$的de Haas van Alphen效应。在$\sim$ 30 T的不可逆性场以上,磁化强度表现出明显的量子振荡,单频为540 T,回旋质量为自由电子质量的1.76倍,与先前观察到的Shubnikov-de Haas振荡非常一致。振荡遵循费米液体理论的标准Lifshitz-Kosevich公式。这种量子振荡的热力学观测证实了在铜酸盐的赝能隙相中存在一个定义明确、紧密且相干的费米面。
Zn-Neighbor Cu NQR in Zn-Substituted YBa2Cu3O7-d and YBa2Cu4O8
利用Cu(2)核四极共振(NQR)谱的卫星信号研究了最佳掺杂$_2$(Cu $_{1-x}$ Zn_x)$_3$ O $_{7-δ}$和欠掺杂$_2$(Cu $_{1-x}$ Zn_x)$_4$ O $_8$中Zn附近的局域电子态.从Cu NQR谱的相对强度,卫星信号被分配到Zn邻居Cu NQR线。卫星信号的Cu核自旋-晶格弛豫时间比主信号的短,表明无论是欠掺杂还是最佳掺杂体系,Zn附近的磁关联都局部增强。纯YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$是化学计量的、均匀的、欠掺杂的电子系统;然而,在CuO $_2$平面中的Zn诱导的不均匀磁响应比最佳掺杂的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$更显著。
Evidence of a critical hole concentration in underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_y$ single crystals revealed by $^{63}$Cu NMR
我们报道了一个$^{63}$ Cu NMR研究在去孪晶YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$单晶,重点是高度欠掺杂制度(y=6.35-6.6)。测量的光谱和自旋-晶格弛豫速率的$^{63}$铜揭示了静态秩序的出现在一个定义良好的起始温度$T_0$没有一个已知的序参数。虽然$T_0$随着空穴掺杂浓度$p$的增加而被快速抑制,但自旋赝能隙仅在$T_0\rightarrow 0$的掺杂含量附近和之上被识别。我们的数据表明,存在一个关键的空穴掺杂$p_c\sim 0.1$,这可能会控制静态秩序在$p<p_c$和自旋赝能隙在$p>p_c$。
Fabrication and electrical transport characterization of high quality underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ nanowires
本文报道了欠掺杂$_2$ O $_3$纳米线的制备和电输运特性。纳米线已经实现了没有任何保护帽层,他们表现出类似的母体薄膜的传输性能,证明他们没有被损坏的纳米图案。欠掺杂纳米线的电流-电压特性在临界电流处显示出大的滞后电压切换,与最佳掺杂纳米结构的磁通流特性相反,表明形成了自稳定热点。这些结果开辟了新的可能性,使用欠掺杂的纳米线的单光子探测和探索欠掺杂的一面的YBa $_2$铜$_3$ O $_{7-δ}$相图在纳米尺度。
Effect of pseudogap on electronic anisotropy in the strain dependence of the superconducting $T_c$ of underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_y$
对于正交超导体,我们将热力学各向异性$N \equiv d T_c/d ε_{22} - dT_c/d ε_{11}$定义为超导体$T_c$如何随应变$ε_{ii}$、$i=(1, 2)$沿面内方向变化的差异。利用超声技术研究了欠掺杂YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$(YBCO)单晶中$N$的空穴掺杂($p$)依赖性.虽然YBCO的结构正交性随着掺杂量的减少而单调降低,但我们发现,在中间掺杂水平下,热力学各向异性表现出有趣的增强,这是电子起源。我们的理论分析表明,电子各向异性的增强可能与电子谱中的赝能隙势有关,当接近Mott绝缘态时,赝能隙势本身也会增加。我们的结果意味着赝能隙由局部能量尺度控制,该局部能量尺度可以通过改变最近邻Cu-Cu键长来调节。我们的工作打开了可能性,应变工程的赝隙势,以提高超导\Tc。
Photo-induced nonequilibrium response in underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ probed by time-resolved terahertz spectroscopy
强激光脉冲最近已经成为一种工具,可以在复杂的量子材料中调节不同的顺序。在众多的光诱导现象中,铜氧化物中远高于平衡转变温度的瞬态超导现象尤其引人注目。这些实验的关键是特定声子模式的共振泵浦,人们认为这可以通过抑制竞争阶数或稍微修改结构来诱导超导相位相干性。本文对欠掺杂$_2$ O $_{6+x}$的光致非平衡响应进行了全面的研究。我们发现,在光激发下,超导态的约瑟夫森等离子体边缘最初伴随着准粒子激发而消失,随后在短时间内以低于静态等离子体边缘的频率重新出现。在正常状态下,增强或较弱的边缘状形状确实是由泵浦脉冲引起的反射光谱伴随着同时上升的实部和虚部的电导率。我们比较了近红外和中红外激发的泵浦诱导效应,并排除了声子泵浦作为上述光诱导效应的一种情况。我们进一步阐述了正常状态下的瞬态响应不太可能用光致超导来解释。
Fermi surface arcs and the infrared conductivity of underdoped YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{6.50}$
我们重新分析了欠掺杂$_{2}$(YBCO $_{6.50}$)的面内远红外电导率的数据,在这个模型中,赝能隙在费米面的一部分上打开,而剩余的未被覆盖的部分与温度成正比.我们的模型的动机来自于最近的角度分辨光电子能谱数据欠掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$(Bi-2212),这揭示了费米表面上的弧的存在。我们发现的光学数据是一致的电弧形成。此外,我们发现一些证据表明,电子状态下失去的赝能隙$Δ_{pg}$恢复的能量区域,至少在$T_c$附近的温度。
Magnetic quantum oscillations and multiple holon pockets in underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+y}$
研究表明,轻掺杂$_2$ $_3$ O $_{6+y}$具有多个不同面积的空穴,导致多个频率的磁量子振荡.使用中子散射数据的无公度自旋排序,我们确定这些领域,产生的频率与实验吻合良好。磁量子振荡中观察到的有效质量的发散表明在氧含量$y\approx 0.48$的量子相变。我们认为,过渡是准静态的理论预测和中子散射中观察到的无公度磁序的发病。
Optically induced coherent transport far above Tc in underdoped YBa2Cu3O6+x
本文报道了YBa_2Cu_2O_(6 +x)的光致瞬态,在该瞬态中,垂直于Cu-O平面的输运变得高度相干。这种效应是通过用中红外光脉冲激发来实现的,该中红外光脉冲被调谐到顶端氧振动的共振频率,从而调制晶格和电子性质。在超导转变温度Tc以下,超导层间耦合的平衡特征增强。最引人注目的是,光激发诱导一个新的反射率边缘在更高的频率比平衡约瑟夫森等离子体共振,伴随着增强的低频虚电导率。在Tc以上,非相干平衡电导率变得高度相干,出现反射率边缘和正虚电导率,其随频率降低而增加。在YBa_2Cu_2O_6.45和YBa_2Cu_2O_6.5中观察到这些特征直到室温。高于Tc的数据可以通过假设光仅在固体的一小部分上重新建立瞬态超导状态来拟合,寿命为几皮秒。非超导输运也可以解释这些观测结果,尽管我们必须假设在100 K时瞬态载流子迁移率接近10^4 cm ^2/(V.sec),且载流子密度与低于Tc的超流体密度相似。我们的研究结果表明,高度非常规的非平衡物理和复杂固体的光学控制开辟了新的前景。
Magnetic-force-microscope study of interlayer "kinks" in individual vortices in underdoped cuprate YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ superconductor
我们使用磁力显微镜的图像和操纵个别涡线线程单晶YBa $_2$铜$_3$ O $_{6.4}$,层状超导体。我们发现,当我们拉动一个固定涡的顶部时,它可能不会平滑地倾斜。有时,我们观察到一个漩涡分裂成离散的片段,可以描述为短叠的煎饼漩涡,类似于Benkraouda和Clem提出的“扭结”结构。定量分析给出了钉扎力和堆叠之间的耦合的估计。我们的测量突出了分层超导体中煎饼涡旋堆叠的离散性。
Doping dependence of the upper critical field in untwinned YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ thin films
我们报告在50 nm厚的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$膜的上临界场$H_{c,2}$的掺杂依赖性的测量。薄膜是非孪晶的,其特征在于小的面内压缩应变。我们发现,$H_{c,2}$显示出强烈的减少,在欠掺杂区的相图,在协议中已被测量的放松单晶。在欠掺杂制度的$H_{c,2}$的减少的起源进行了讨论的情况下,电荷密度波秩序与超导性竞争。这证明了使用薄膜研究高$T_c$材料在应变下的相图的潜力。
Fragile charge order in the non-superconducting ground state of the underdoped high temperature superconductors
几十年来,空穴欠掺杂氧化铜超导体的正常态一直是一个谜。测量一个小的费米面的量子振荡抑制超导高施加磁场,连同互补的光谱测量的空穴欠掺杂的氧化铜超导体,点从电荷顺序在YBa 2 Cu 3 O 6 +x的节点电子口袋。在这里,我们报告的量子振荡测量密切相关的化学计量材料YBa 2Cu 4 O 8,这揭示了类似的费米表面性质YBa 2Cu 3 O 6 +x,尽管没有在相同的光谱技术,如X-射线衍射,揭示在YBa 2Cu 3 O 6 +x的电荷顺序签名。费米面重建YBa 2Cu 4 O 8建议发生从磁场增强的电荷秩序,呈现脆弱的零磁场,因为它的潜在的非常规对称性,和/或其发生作为一个附属的更强大的潜在的电子相关性。
Evidence for a pseudogap in underdoped $Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}$ and $YBa_2Cu_3O_{6.50}$ from in-plane optical conductivity measurements
欠掺杂Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$(Bi-2212)和ortho Ⅱ YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{6.5}$的面内光学自能数据的实部包含了关于赝能隙的新的重要信息。使用理论模型的方法,我们发现,在赝能隙$Δ_{pg}$以下的态密度损失伴随着一个堆积以上的能量。的堆积,随着一个尖锐的模式在玻色子光谱函数导致一个不寻常的快速增加的光散射率和一个典型的倾斜的峰值在实部的光学自能。这些特征在最佳掺杂和过掺杂样品中没有发现,并且代表了迄今为止在面内光学电导率中的赝隙开口的最清晰的签名。