Intense paramagnon excitations in a large family of high-temperature superconductors
M. Le Tacon, G. Ghiringhelli, J. Chaloupka, M. Moretti Sala, V. Hinkov, M. W. Haverkort, M. Minola, M. Bakr, K. J. Zhou, S. Blanco-Canosa, C. Monney, Y. T. Song… 展开作者
M. Le Tacon, G. Ghiringhelli, J. Chaloupka, M. Moretti Sala, V. Hinkov, M. W. Haverkort, M. Minola, M. Bakr, K. J. Zhou, S. Blanco-Canosa, C. Monney, Y. T. Song, G. L. Sun, C. T. Lin, G. M. De Luca, M. Salluzzo, G. Khaliullin, T. Schmitt, L. Braicovich, B. Keimer
备注：
Main text (11 pages, 4 figures) + supplementary information (4 pages, 4 figures, 1 table). An updated version will appear in Nature Physics
在高温超导机制的研究中，人们一直关注的是铜氧化物从反铁磁绝缘态到超导态掺杂后自旋激发谱的演化。由于技术上的限制，掺杂铜氧化物的实验研究主要集中在小范围动量空间的低能激发。在这里，我们使用共振非弹性X射线散射表明，一个大的家庭的超导体，包括欠掺杂的YBa $_2$铜$_4$ O $_8$和过掺杂的YBa $_2$铜$_3$ O $_{7}$，表现出阻尼自旋激发（顺磁子）的色散和光谱权重密切类似于那些在未掺杂的铜氧化物的磁振子。结果与有限尺寸团簇上$\bf t-J$哈密顿量精确对角化得到的自旋激发非常一致。这个令人惊讶的简单光谱的全面实验描述允许磁性库珀配对模型的定量测试。数值解的Eliashberg方程的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7}$的磁谱再现其超导转变温度的一个因素内的两倍，一个协议的水平相媲美Eliashberg理论的传统超导体。
英文摘要：
In the search for the mechanism of high-temperature superconductivity, intense research has been focused on the evolution of the spin excitation spectrum upon doping from the antiferromagnetic insulating to the superconducting states of the cuprates. Because of technical limitations, the experimental investigation of doped cuprates has been largely focused on low-energy excitations in a small range of momentum space. Here we use resonant inelastic x-ray scattering to show that a large family of superconductors, encompassing underdoped YBa$_2$Cu$_4$O$_8$ and overdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{7}$, exhibits damped spin excitations (paramagnons) with dispersions and spectral weights closely similar to those of magnons in undoped cuprates. %The results are in excellent agreement with the spin excitations obtained by exact diagonalization of the $\bf t-J$ Hamiltonian on finite-sized clusters. The comprehensive experimental description of this surprisingly simple spectrum permits quantitative tests of magnetic Cooper pairing models. A numerical solution of the Eliashberg equations for the magnetic spectrum of YBa$_2$Cu$_3$O$_{7}$ reproduces its superconducting transition temperature within a factor of two, a level of agreement comparable to Eliashberg theories of conventional superconductors.
Quasiparticle Inelastic Lifetime from Paramagnons in Disordered Superconductors
研究了无序超导体中顺磁子对准粒子非弹性散射率的贡献。使用安德森的确切的本征态形式主义，它表明，散射率是斯通纳增强，并进一步提高了无序相对于清洁的情况下，以类似的方式无序增强的远程库仑贡献。的结果进行了讨论，在常规或非常规的超导电性的硼碳化物的可能性。结果与最近在LuNi $_{2}$ B $_{2}$ C上的隧穿实验进行了比较。
Paramagnon softening upon doping in oxychloride cuprate superconductors
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；Institut Néel（奈尔研究所）；Sorbonne Université（索邦大学）；MNHN（法国国家自然历史博物馆）；IBM（国际商业机器公司）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）；Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Univ Rennes（雷恩大学）；Institut des Sciences Chimiques de Rennes（雷恩化学科学研究所）；Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射装置）；European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)（欧洲同步辐射装置（ESRF））
Ultrafast Two-Dimensional Spectroscopy Uncovers Ubiquitous Electron-Paramagnon Coupling in Cuprate Superconductors
Università Cattolica del Sacro Cuore（天主教神圣之心大学）；ILAMP (Interdisciplinary Laboratories for Advanced Materials Physics), Università Cattolica del Sacro Cuore（天主教神圣之心大学先进材料物理跨学科实验室）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；CNR-INO (National Institute of Optics)（意大利国家研究委员会光学研究所）；University of Brescia（布雷西亚大学）；“Sapienza” University of Rome（罗马第一大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）
Herman Rietschel纪念会议的组织者要求我回顾超导性和自旋涨落相互作用的一些历史。最初，Berk和Schrieffer展示了顺磁自旋涨落如何抑制近铁磁材料中的超导性。在此之后，Rietschel和其他同事写了一些论文，研究自旋涨落在降低各种电子-声子超导体T_c中的作用。副磁振子自旋涨落也被认为提供了负责$^3He$超流相的p波配对机制。最近，反铁磁自旋涨落被认为是重费米子超导体和某些有机材料以及高T_c铜氧化物中d波配对的机制。在这里，我将回顾一些早期的历史，并讨论我们最近从数值模拟中学到的一些东西。
Raman and fluorescence characteristics of resonant inelastic X-ray scattering from doped superconducting cuprates
自旋激发的测量对于理解自旋介导的超导配对是必不可少的;而共振非弹性X射线散射（RIXS）为探测高能自旋激发提供了相当大的机会。然而，RIXS是否正确测量掺杂超导铜酸盐的集体自旋激发仍存在争议。在这里，我们证明了不同的拉曼和荧光类RIXS激发的Bi $_{1.5}$铅$_{0.6}$锶$_{1.54}$钙铜$_{2}$ O $_{8+δ}$在中红外能量区域。结合光子能量和动量相关的RIXS测量与理论计算，使用精确对角化提供了确凿的证据，拉曼类RIXS激发对应于集体自旋激发，这是在未掺杂的莫特绝缘体的磁振子，并演变成掺杂的超导化合物中的顺磁振子。与此相反，荧光般的位移主要是由于连续的粒子空穴激发的电荷通道。我们的结果表明，在适当的实验条件下，RIXS确实可以用来探测高掺杂$T_c$铜氧化物超导体中的顺磁子。
High-energy magnetic excitations from heavy quasiparticles in CeCu$_2$Si$_2$
磁涨落是铜氧化物、铁基和重费米子超导体中配对的主要候选者。这一观点受到了最近发现的CeCu $_2$ Si $_2$中无结超导性的挑战，并要求详细了解相应的磁波动。在这里，我们绘制了磁激发在\ys{superconducting (S-type)} CeCu $_2$ Si $_2$使用非弹性中子散射，发现一个强烈的不对称色散$E\lesssim1.5$ ~meV，在较高的能量演变成广泛的柱状磁激发，扩展到$E\gtrsim 5$ meV。虽然低能量的磁激发表现出显着的三维特性，高能磁激发CeCu $_2$ Si $_2$几乎是二维的，让人想起在铜酸盐和铁基超导体中发现的顺磁子。通过比较我们的实验结果与无规相近似的计算，我们发现CeCu $_2$ Si $_2$中的磁激发来自与其重电子带相关的准粒子，这也是超导电性的原因。我们的研究结果为理解CeCu $_2$ Si $_2$的磁性和超导性提供了基础，并证明了中子散射在探测重费米子金属能带重整化中的实用性.
Anisotropic Scattering and Anomalous Transport in a High Temperature Superconductor
高温铜氧化物超导体的金属态与教科书上的金属态有很大的不同。这种非常规状态的起源，其特点是不寻常的和独特的温度依赖性的运输性能，仍然没有得到解决，尽管激烈的理论努力。我们的理解是受损的，我们无法确定实验的温度和动量的依赖性的运输散射率。在这里，我们使用一种新的磁输运探针表明，不寻常的温度依赖性的电阻率和霍尔系数在高掺杂TlPDMATHABMM Ba $_2$ CuO $_{6+δ}$起源于两个不同的非弹性散射通道。一个通道是由于传统的电子-电子散射，而另一个是高度各向异性的，具有与超导能隙相同的对称性和随温度近似线性增长的幅度。观察到的形状和各向异性对金属态理论提出了严格的限制。此外，在重掺杂的非超导铜氧化物中，似乎不存在这种各向异性散射项，这表明这种散射的起源与超导性本身之间存在密切联系。
Magnetic oscillations measure interlayer coupling in cuprate superconductors
YBCO高温超导体中的磁振荡在过去的十年中得到了广泛的研究，它由三个等距的低频组成，中心频率比它的两个肩部强几倍。这仍然是一个谜，尽管有无数的尝试来解释相应的小费米面口袋。此外，ARPES的数据表明，只有四个费米弧与双层分裂，并没有显示这样的小区域的费米表面的迹象。在这里，我们认为，在欠掺杂的双层高温超导体，特别是YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{6+δ}$中测量的磁振荡，提供了一个测量的面间电子耦合，而不是来自感生电荷密度波的费米表面的细晶粒重构的区域。这种识别是基于不同峰的相对强度，以及它们的角度依赖性，这指向一个有效的费米表面，大于振荡频率，并与ARPES的几个指示兼容。这种频率相对于来自费米表面的基频的优势对于强相关准二维电子系统是自然的，其中频率的非线性混合更能抵抗样本不均匀性。
Unveiling the Interplay of Charge and Magnetic Excitations in HgBa$_2$Ca$_2$Cu$_3$O$_{8+δ}$
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；ESRF, The European Synchrotron（欧洲同步辐射装置）；CEA Saclay（法国原子能和替代能源委员会萨克雷中心）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；BTU Cottbus-Senftenberg（科特布斯-森夫滕贝格勃兰登堡工业大学）
Itinerant effects and enhanced magnetic interactions in Bi-based multilayer cuprates
铜酸盐高温超导体表现出明显的趋势，其中超导转变温度$T_{\rm c}$随着晶体结构中CuO $_2$平面的数目$n$而增加。我们用Cu $L_3$ -边共振非弹性X射线散射（RIXS）比较了Bi $_{2+x}$ Sr $_{2-x}$ CuO $_{6+δ}$（Bi-2201）和Bi $_2$ Sr $_2$ Ca $_2$ Cu $_3$ O $_{10 + δ}$（Bi-2223）分别与$n=1$和$n=3$的磁激发谱。在反结区边界附近，我们发现Bi-2223的顺磁子能量显著高于Bi-2201，表明多层铜氧化物具有更强的有效磁交换作用，这为$T_{\rm c}$与Bi-2201的磁交换效应提供了可能的解释。$n$缩放。相反，节点方向表现出非常强的阻尼，几乎非色散激励。我们认为，这意味着在掺杂铜酸盐的磁性是部分巡回性质。
