单层FeSe超导体中的磁性共振态

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单层FeSe超导体的费米面结构非常简单,只在布里渊的边界高对称点M点附近存在电子型费米面,然而它的超导转变温度却超过100 K。单层FeSe超导体的独特性质加上它的二维结构,是目前研究高温超导体超导机制的热门材料。配对对称性是研究超导机制的出发点,很多实验和理论都讨论了单层FeSe超导体的配对对称性,例如普通s波配对、s ±波配对、d波配对、s波配对和d波配对共存等等。但是目前关于该超导体的配对对称性,仍然没有形成一致的认识。费米面附近的电子态可以用低能有效理论来描述,通过低能有效理论和群表示论分析,得到单层FeSe超导体可能存在三种配对对称性——s波配对、d波配对和p波配对。本文以单层FeSe超导体为研究对象,分析这三种配对对称性的量子磁性杂质共振态并考虑自旋轨道相互作用。根据群表示论分析,单层FeSe超导体的配对对称性可以分为两大类,分别是“偶宇称配对”(s波配对和d波配对)、和“奇宇称配对”(p波配对)。我们构建了三种配对势下,量子磁性杂质掺杂下的体系哈密顿量。我们采取隶玻色子方法,引入隶玻色子算符和相应的费米算符,在平均场近似下,自洽地计算了隶玻色子算符的期望值和重整化的杂化函数,将原哈密顿量简化成平均场近似下的哈密顿量,进而推导出格林函数以及局域态密度。我们在强耦合区内选择合适的杂质能级和杂化强度,分别计算了s波配对、d波配对和p波配对的磁性共振态。首先,我们分别计算了两种杂化方式下的局域态密度:杂质只与X型费米面杂化,杂质只与Y型费米面发生杂化。计算结果表明,这两种杂化方式下,局域态密度随能量的分布情况是完全相同的:磁性杂质掺入时,在能隙内会出现两个共振峰,这两个共振峰对称地出现在零能级附近,这与实验结果一致。此外,在同一个共振峰位置处,这两种杂化方式的局域态密度在空间上表现出镜面对称,该结果符合理论预测。s波配对和d波配对的两个共振峰的强度相当,但是p波配对下,正能级位置处共振峰的强度较小,该特征可作为区分p波配对与s波配对或d波配对的依据。当杂质与两个费米面都发生杂化时,自旋轨道相互作用会使d波配对的两个共振峰分裂成四个,而s波配对和p波配对的共振峰却没有出现分裂。这个特征可以用来区分d波配对和s波配对或p波配对。我们的研究对确定单层FeSe超导体的配对对称性有一定的指导作用,有助于理解该超导体的高温超导机制。
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