Recent experiments, in which Terahertz (THz) light has been used to induce nonequilibrium superconducting states, have raised a number of intriguing fundamental questions. Theoretically, these experiments are most often described within the Floquet formalism, which suffers a number of well-known limitations (e.g. Floquet heating). Alternative approaches rely on heavy numerical methods. In this Article we develop an analytical theory of nonequilibrium superconductivity that combines path integrals on the Kostantinov-Perel' time contour with adiabatic perturbation theory [G. Rigolin, G. Ortiz, and V.H. Ponce, Phys. Rev. A~{\bf 78}, 052508 (2008)]. We consider a general system of electrons and Raman phonons coupled by the Fröhlich interaction, in the presence of a time-dependent external field which acts on the phonon subsystem. The latter is supposed to model the THz light-induced excitation of nonlinear interactions between infrared and Raman phonons. Assuming that the external field has a slow dependence on time, we derive equations for the dynamical superconducting gap, calculating the leading adiabatic term and the first non-adiabatic correction. Our nonequilibrium formulas can be solved numerically with a minimal increase of computational complexity with respect to that needed to calculate the superconducting gap at equilibrium.
On mechanism of high-temperature superconductivity in hydrogen sulfide at 200 GPa: transition into superconducting anti-adiabatic state in coupling to H-vibrations
Comment on "Nonequilibrium dynamics of superconductivity in the attractive Hubbard model"
在最近的预印本[arXiv:1803.04118v2]陈和巴罗斯报告了有吸引力的哈伯德模型的平均场相互作用猝灭动力学的数值模拟,证实了我们早期的预测[Europhys. Lett. 85,20004(2008),arXiv:0805.2798]的自发爆发的空间不均匀性的后淬火状态与周期性振荡超导秩序。Chern和Barros将这种空间涨落的不稳定性归因于最终Hubbard耦合$U_f$的大幅度。我们指出,这种解释是不准确的,并讨论进一步的工作,数值验证的不稳定性和稳定状态的性质的机制。
Low-density superconductivity in SrTiO$_3$ bounded by the adiabatic criterion
SrTiO $_3$在载流子密度为$10^{19}-10^{21}$ cm $^{-3}$时表现出超导电性。在这个范围内,费米能级穿过系统中的许多振动模式,使其成为研究稀超导性的理想方法。我们使用高分辨率的平面隧道光谱探测化学掺杂的SrTiO $_3$整个超导圆顶。过度掺杂的超导边界以令人惊讶的精度与费米能量交叉德拜能量对齐。超导性随着密度的降低而出现,尽管处于反绝热状态,但在整个Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)间隙与转变温度比中保持不变。在最低超导密度下,孤立的绝热声子范霍夫奇异性是软横光模,与铁电不稳定性有关。我们提出了一个方案,这种模式介导的配对存在的自旋轨道耦合,自然占超导圆顶和BCS比。
Toward possibility of high-temperature bipolaronic superconductivity in boron tubular polymorph: Theoretical aspects of transition into anti-adiabatic state
The phonon-mediated superconductivity in bismuthates by non-adiabatic pairing
本文在$x \in (0.3, 0.4, 0.5)$上研究了小费米能对Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Bi O $_{3}$(BKBO)超导态选择参数的影响。这是通过采用绝热和非绝热Eliashberg方程的上下文中可用的实验数据。结果表明,延迟效应、强耦合效应和非绝热效应对BKBO的超导相有显著的影响。特别是,电子-电子相互作用,近似在这里的库仑赝势,被认为是减少的非绝热效应,补充延迟,并允许声子介导的超导性。这些发现得到了进一步的同位素效应的分析,显示减少的同位素系数相对于典型的巴丁-库珀-施里弗(BCS)的水平,所造成的上述所有影响的相互作用。虽然同位素效应背后的物理学似乎很复杂,但其结果行为符合传统超导体的情况。总之,所获得的结果证实了最近的理论和实验研究,表明声子介导的超导电性机制BKBO。然而,他们也指出,由于存在一些不寻常的影响,这个阶段不能用BCS理论正确描述。
Nonequilibrium superconductivity in Y1-xPrxBa2Cu3O7 thin films
我们测量了Y1-xPrxBa 2Cu 3 O 7薄膜在0.3-2.0太赫兹范围内的皮秒电导动力学。我们的实验技术测量复电导率$σ_{re}(ω$)+ i $σ_{im}(ω$),允许同时观察超导对和准粒子动力学。我们强调方面的导电性动力学扩展我们以前的结果。特别地,$σ_{re}$的恢复比$σ_{im}$快,并且$σ_{im}$的恢复随频率增加而降低。这表明另一个载流子弛豫途径,除了超导对恢复,以下的光激发。
Crossover from adiabatic to sudden interaction quenches in the Hubbard model: Prethermalization and nonequilibrium dynamics
最近在光晶格中的凝聚态模型的实验实现激发了对其非平衡行为的研究。基于有效BCS哈密顿量,已经对配对相互作用突然猝灭后超导体的动力学进行了预测;然而,它们的实验验证需要沿着双重约束制备哈伯德模型的合适激发态:(i)充分非绝热的斜坡方案对于激发非平衡动力学是必要的,以及(ii)必须避免超过超导性的临界温度的过热。对于通常讨论的相互作用斜坡,相应的能量尺度没有明确的分离。在这里,我们表明,这两个条件的匹配被简化的超冷费米子系统的内在弛豫行为:对于一个特殊的例子,我们检查的线性斜坡的预热化的瞬态制度[M。Moeckel和S. Kehrein,Phys. Rev. Lett. 100,175702(2008)]在使用Keldysh微扰理论从突然切换到绝热切换的交叉下。的动量分布的实时分析表现出早期的能量弛豫和后来的热化散射事件的时间分离。对于长但有限的斜升时间,该间隔可能很大。在预热化制度的动量分布类似于零温度费米液体的能量插入的斜坡仍然位于高能量模式。因此,超冷费米子被证明对加热具有鲁棒性,这简化了光晶格中非平衡BCS动力学的观察。
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。
Observation of Local Pairs through Nonequilibrium Terahertz Spectroscopy in YBa2Cu3O7-δ Below Tc
State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University(固体表面物理化学国家重点实验室,化学化工学院,厦门大学);Department of Physics, Tsinghua University(物理系,清华大学)
Selective electron-phonon coupling strength from nonequilibrium optical spectroscopy: The case of MgB$_2$
Università Cattolica del Sacro Cuore(天主教萨克罗库尔大学);I-LAMP (Interdisciplinary Laboratories for Advanced Materials Physics)(先进材料物理跨学科实验室);Institut National de la Recherche Scientifique – Énergie Matériaux Télécommunications(国家科学研究研究所 - 能源材料电信);University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);Quantum Matter Institute, University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学量子物质研究所);ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院);CrystMat Company(CrystMat公司);Ames Laboratory(艾姆斯实验室)
Adiabatic variation of the charge-density-wave phase diagram in the 123 cuprate (Ca$_x$La$_{1-x}$)(Ba$_{1.75-x}$La$_{0.25+x}$)Cu$_3$O$_y$
为了解释铜氧化物中反常赝能隙态和高温超导性的出现,三十多年来的研究活动集中在解开欠掺杂制度的各种不稳定性之间的联系。在高温超导体中(Ca $_x$ La $_{1-x}$)(Ba $_{1.75-x}$ La $_{0.25+x}$)Cu $_3$ O $_y$(CLBLCO)等价化学取代产生CuO $_2$平面屈曲和Cu(II)-至-顶端-氧距离的平滑变化,使我们能够研究电荷密度波(CDW)顺序的相互依赖性,超导性和赝能隙在恒定的空穴掺杂在两个123铜氧化物结构的图解连接表示。在这项研究中,共振软X射线散射测量揭示了在CLBLCO的不相称CDW相关性的第一次观察,并证明了$T_{\text{CDW}}$和赝能隙交叉温度($T^{\ast}$)之间缺乏相关性。这一结果不利于一种情况下,在$T^{\ast}$的赝能隙的开放结果从波动的CDW相关性。