We present magneto-transport calculations for YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ (YBCO) materials to show that the electron-like metallic chain state gives both the negative Hall effect and in-plane anisotropic large Nernst signal. We show that the inevitable presence of the metallic 1D CuO chain layer lying between the CuO2 bilayers in YBCO renders an electron-like Fermi surface in the doping range as wide as p=0.05 to overdoping. With underdoping, a pseudogap opening in the CuO2 state reduces its hole-carrier contribution, and therefore the net electron-like quasiparticles dominate the transport properties, and a negative Hall resistance commences. We also show that the observation of in-plane anisotropy in the Nernst signal - which was taken as a definite evidence of the electronic `nematic' pseudogap phase - is naturally explained by including the `quasi-uniaxial' metallic chain state. Finally, we comment on how the chain state can also lead to electron-like quantum oscillations.
Critical current measurements in superconductor - ferromagnet - superconductor junctions of $YBa_2Cu_3O_y$-$SrRuO_3$-$YBa_2Cu_3O_y$: No evidence for a dominant proximity induced triplet superconductivity in the ferromagnetic barrier
Superconducting Gap and Strong In-Plane Anisotropy in Untwinned YBa2Cu3O7-d
随着样品质量和仪器分辨率的显着提高,我们清楚地确定在(π,0)ARPES光谱YBa2Cu3O6.993,在超导状态下,长期寻求的“峰-谷-峰”结构。这一进展使我们能够调查的大a-b各向异性的平面内的电子结构,包括,特别是,在超导能隙的大小与驼峰功能的能量位置的比例的50%的差异。这种各向异性,可能引起的CuO链的存在下,提出了严重的问题,试图定量解释YBa 2Cu 3 O 7-D数据从各种实验中使用的模型的基础上一个完美的正方形晶格。
Field Induced Nodal Order Parameter in the Tunneling Spectrum of YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-x}$ Superconductor
本文报道了在磁场作用下,不同掺杂水平的$_2$ O $_{7-x}$薄膜的平面隧穿测量结果.通过选择一种特殊的设置结构,我们探测了在d波超导序参量的节点附近占主导地位的场生能标。我们发现了一个高的掺杂灵敏度,这个能量尺度。在最佳掺杂的能量尺度是在协议与诱导$id_{xy}$序参量。我们发现,它可以遵循低场在最佳掺杂,但不是远离它。
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)]。
High bias anomaly in YBa2Cu3O7/LaMnO_{3+delta}/YBa2Cu3O7 Superconductor/Ferromagnetic Insulator/Superconductor junctions: Evidence for a long-range superconducting proximity effect through the conduction band of a ferromagnetic insulator
研究了超导体/铁磁绝缘体/超导体($_2$ O $_{7-x}$ /LaMnO $_{3+δ}$ /$_2$ O $_3$)隧道结的垂直输运特性.在一个大的偏置电压$V\sim 1$ V,我们观察到一个阶梯状的开始过电流,发生在超导转变温度$T<T_c$以下,很容易被磁场抑制。这种现象是由于非平衡电子通过Fowler-Nordheim隧穿过程注入到铁磁绝缘体导带中的一种新型的超导邻近效应。强非平衡布居的发生证实了在大偏压下的光子发射的检测。由于我们的铁磁绝缘体中的导带是强自旋极化的,所观察到的长程(20 nm)邻近效应为非传统的自旋三重态超导态提供了证据。
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。
Two types of nematicity in the phase diagram of the cuprate superconductor YBa$_2$Cu$_3$O$_y$
向列性已成为铜氧化物超导体的一个关键特征,但它与其他基本性质如超导性、电荷序和赝能隙的联系仍不清楚。在这里,我们使用测量的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$的输运各向异性区分两种类型的向列性。第一个与近$p = 0.12$掺杂区的短程电荷密度波调制有关。它在能斯特系数中被检测到,而不是在电阻率中。第二种类型在较低掺杂时占优势,其中存在自旋调制但没有电荷调制。在这种情况下,在能斯特系数和电阻率检测的面内各向异性的发病-遵循跟踪赝能隙能量的温度掺杂相图中的线。我们讨论了两种可能的情况下,后者向列性。
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.
Magnetic Order in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ Superconductors
本文用极化和非极化中子衍射方法研究了$_2$超导体中的磁有序。大部分测量是在高质量的$_2$ O $_{6.6}$晶体上进行的。结果表明,该晶体具有高度有序的邻位-Ⅱ链序,并具有明显的超导转变。非弹性散射测量显示一个非常干净的自旋间隙和赝隙,在10毫电子伏的任何强度小于50倍的共振强度。该晶体显示出复杂的磁序,似乎有三个分量。在高温下发现磁性相,其似乎源于具有在$a$ - $b$平面中但在晶格上无序的力矩的杂质。第二次排序发生在赝能隙温度附近,其具有比高温相更短的相关长度和至少部分地沿着晶体的c轴的力矩方向。它的力矩方向,温度依赖性和布拉格强度表明,它可能源于$d$ -密度波(DDW)类型的轨道排序。另外的强度增加发生在超导转变之下。在这些阶段中的磁场强度不会明显改变,在7特斯拉的磁场大致沿c轴对齐。对$_2$ Cu $_3$ O $_{7}$的磁有序的测量没有显示出信号,而在$_2$ Cu $_3$ O $_{6.45}$中发现了一个小的磁场强度,这与c轴方向的磁有序一致。结果与其他最近的中子测量。
Anisotropy of incommensurate spin and charge fluctuations in detwinned YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+δ}$
受最近的一个去孪晶YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+δ}$超导体的中子散射实验的启发,我们研究了由平面和链之间的耦合引起的自旋和电荷涨落的各向异性的频率和掺杂的依赖性。从二维$t$-$t^{'}$ - $J$模型出发,采用随机相位近似(RPA),我们发现自旋通道中的无公度(IC)峰具有明显的各向异性,即在从$ω=0.2J$到共振频率$ω_r=0.35J$的宽频率范围内,$(π\pmδ,π)$方向的峰强度比$(π,π\pmδ)$方向的峰强度强.在谐振频率以上,IC峰重新出现。它们的强度向对角线方向移动,沿两个对角线方向不存在各向异性。我们发现,这种各向异性是强大的RPA校正因子和掺杂的可能变化。电荷波动也被发现是不相称的所有考虑的能量和峰值在$(0,δ)$和$(δ,0)$。IC峰强度沿$k_x$和$k_y$方向存在各向异性,但与自旋通道形成鲜明对比的是,IC峰的最大强度沿$k_y$方向。此外,在电荷通道中的IC峰呈现向上的分散,与自旋IC峰的自旋共振频率以下的向下分散相反。我们解释这些功能的基础上的平面链耦合的费米表面的拓扑结构的效果。
Magnetic torque study of the temperature dependent anisotropy parameter in overdoped superconducting single-crystal YBa_2Cu_3O_7
用SQUID和转矩磁强计研究了过掺杂YBa_2Cu_3O_7单晶在转变温度T_c附近(0.87 T_c < T < T_c)的各向异性参数随温度的变化。使用广泛使用的Kogan模型[Phys. Rev. B 38,7049(1988)]以及Hao和Clem的扩展模型[Phys. Rev. Lett. 67,2371(1991)],考虑到涡核对磁化的影响。两种方法产生类似的结果,其中面外各向异性参数约为6.5,其随着温度的降低而略微增加,并且温度无关的面内各向异性参数γ_ab}= 1.12(5)。
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。
Superconductor to Mott insulator transition in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$/LaCaMnO$_3$ heterostructures
由外部磁场、无序或空间限制等手段诱导的超导体到绝缘体的转变(SIT)是量子相变显著影响超导序参量的生动例证。为了寻求通过界面电荷转移实现SIT的新方法,我们研制了由高$T_c$超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$(YBCO)和巨磁电阻铁磁体La $_{0.67}$ Ca $_{0.33}$ MnO $_3$(LCMO)组成的超薄超晶格。通过使用线性偏振共振X射线吸收光谱和磁性圆二色性,结合硬X射线光电子能谱,我们推导出一个完整的图片的界面载流子掺杂在铜酸盐和锰氧化物原子层,导致从超导过渡到一个不寻常的莫特绝缘状态出现的LCMO层厚度的增加。此外,与通常认为只有过渡金属离子才能对电荷转移过程做出响应相反,我们发现电荷也被界面的稀土和碱土金属离子主动补偿。这种通过纯电子掺杂而没有任何化学取代的阻碍作用的$T_c$的确定性控制是另一种有希望的途径,以解开无序对欠掺杂铜氧化物的赝能隙和电荷密度波相位的作用。
Anisotropy of the Seebeck Coefficient in the Cuprate Superconductor YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{y}$: Fermi-Surface Reconstruction by Bidirectional Charge Order
在磁场足以抑制超导性的情况下,在空穴掺杂$p = 0.11$和$p = 0.12$的情况下,测量了铜氧化物YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{y}$的Seebeck系数$S$。对于两个方向,$S/T$在低温下减小并变为负值,这是费米面由于平移对称性破缺而经历重构的标志。在明确的阈值场以上,$S_{\rm b}$中出现了一个强的新特征,仅用于沿$b$轴的传导。我们将这一特征归因于X射线衍射所见的3D相干单向电荷密度波调制的发生,也仅沿PDMATHAMT轴。由于这些调制有一个急剧的起始温度远低于温度时,$S/T$开始下降到负值,我们推断,他们不是费米面重建的原因。相反,重建必须引起的准2D双向调制,在显着更高的温度下发展。
Imaging the Anisotropic Nonlinear Meissner Effect in Nodal YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ Thin-Film Superconductors
我们通过(体)能隙节点和(表面)Andreev束缚态的非线性电动力学响应直接成像了非常规超导体中的各向异性非线性迈斯纳效应。将超导薄膜图案化成紧凑的自谐振螺旋结构,在射频范围内的谐振附近激发,并用聚焦激光束扰动扫描。在低温下,谐振器的电抗和电阻特性中的方向依赖非线性产生光响应,该光响应在超导体的费米表面上映射出节点或与这些节点相关联的束缚态的方向。该方法被证明在结超导体YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7-δ}$和结果是一致的体和表面的贡献与理论预测。
Anisotropic microwave conductivity of cuprate superconductors in the presence of CuO chain induced impurities
在动能驱动的超导机制下,研究了邻位Ⅱ型$_2$的微波电导各向异性.邻位-Ⅱ $_2$ $_3$ O $_{6.50}$的特征在于填充和空$\hat{b}$轴CuO链的周期性交替。考虑CuO链诱导的扩展各向异性杂质散射,基于准粒子激发和散射过程的节块近似,再现了邻位Ⅱ型$_2$微波电导各向异性的主要特征,包括$\hat{a}$轴和$\hat{b}$轴微波电导的能量和温度依赖性的强度和线形.我们的研究结果也证实了$\hat{b}$轴CuO链诱导杂质是各向异性的主要来源。
Mass of Abrikosov vortex in high-temperature superconductor YBaCuO
Abrikosov涡旋的质量在四十多年的时间里一直无法通过实验观察到。我们展示了一种在高温超导体中检测它的方法。与电子类似,磁通子在磁场给定的方向上循环,引起圆二色性。我们报告了一个几乎最佳掺杂的薄YBaCuO薄膜的磁透射率,使用圆偏振亚毫米波测量。圆二向色性出现在超导态,并随温度的降低而增强。我们的结果证实了准粒子态在涡核中的主导作用,并在45 K和零频率极限下产生了每厘米2.2 x 10^8电子质量的对角通量质量,以及更大的每厘米4.9 x 10^8电子质量的非对角质量。
Antiferromagnetism in the Vortex Cores of YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$
我们报告的空间分辨的高温超导体的核磁共振测量,表明存在相关的反铁磁波动的涡核。测量了近最佳掺杂的YBPDMATHABMO Cu $_3$ O $_{7-δ}$(YBCO)中平面$^{17}O$的核自旋-晶格弛豫速率$1/^{17}T_1$。在核心之外,$(^{17}T_1T)^{-1}$与温度无关,与{\it d}波超导体的理论预测一致。在涡核中,$(^{17}T_1T)^{-1}$遵循反铁磁居里-外斯定律随温度降低而增加。
Observation of a non-Ohmic Hall resistivity above the critical temperature in the high-temperature superconductor YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$
本文研究了最佳掺杂的YBaPDMATHABMM CuPDMATHABMN O $_{7-δ}$薄膜在正常态和超导转变上部的电阻率和霍尔效应随电场和温度的变化。使用快速脉冲电流技术允许减少样品的自加热,并达到高达1 kV/cm的电场。揭示了霍尔电导率在临界温度以上的固有非欧姆行为,该行为似乎源于两种不同的部分抵消效应。主要的贡献源于抑制Aslamazov-Larkin超导波动在高电场。
Distinct Charge Orders in the Planes and Chains of Ortho-III-Ordered YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+δ}$ Superconductors Identified by Resonant Elastic X-ray Scattering
最近,电荷密度波(CDW)秩序的CuO $_2$平面欠掺杂的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+δ}$检测使用共振软X射线散射。一个重要的问题仍然存在:是链层负责这种电荷排序?在这里,我们探讨的共振散射强度的能量和偏振依赖性的解孪晶样品的YBa $_2$铜$_3$ O $_{6.75}$与邻-III氧在链层中的顺序。我们表明,邻-III CDW秩序的链是不同的CDW秩序的飞机。邻位-III结构产生相称的超晶格反射在$Q$ =[0.33 0 $L$ ],其能量和偏振依赖性同意与预期的氧有序和空间调制的Cu价在链中。在[0.30 0 $L$ ]和[0 0.30 $L$ ]从在平面中的CDW顺序的不相称的峰被示出是不同的$Q$以及它们的温度,能量和偏振依赖性,因此是无关的链层的结构。此外,在平面中的CDW顺序的能量依赖性被示出从Cu 2 $p$到3 $d_{x^2-y^2}$过渡的能量的空间调制的结果,类似于条纹有序的214铜酸盐。