铜氧化物高温超导赝能隙的理论研究(3)

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布里渊区节点附近费米弧的出现是赝能隙的一个重要特征。其中费米弧的长度会在一定范围内随着掺杂和温度的变化而改变[3]。其中在欠掺杂时，赝能隙显示出明显偏离标准朗道费米液体的行为，角分辨率光电子能谱实验观察到费米面并不是一个封闭的轮廓，而是四个不相连的弧集中在布里渊区的反铁磁边界附近。不同的实验和理论对于赝能隙本质的研究还存在争论，超导电性和赝能隙状态的不明确关系也是人们理解超导机制的障碍，因此正确识别和解释赝能隙将对人们理解铜氧化物超导体配对的机制具有重要的意义。对于赝能隙的起源有两种不同的理论，单能隙图像和两能隙图像，分别认为赝能隙是超导态的预配对态和与其共存的竞争序。对于起源上的争论，实验探测是最好的方法，有动量分辨本领的角分辨光电子能谱能给出高温超导体的能隙特征，探测电子局域态密度的扫描隧穿谱可从实空间探测能隙的特征，而电子拉曼散射则能探测节点和反节点区的行为。这些实验普遍发现在对于不同掺杂的材料，在空穴掺杂的欠掺杂区，铜氧化物超导体在超导态存在着两个能量尺度，分别与动量空间节点和反节点区相联系。人们也提出了一些模型来解释出现在赝能隙态的费米弧和费米口袋[4]。其中有d-波电荷密度波、电子对密度波以及费米面嵌套等假定，不同的理论对实验现象解释的侧重点也不同。值得注意的是，Anderson曾经提出了一种赝能隙的共振价键（RVB）态假定，他认为：对于轻微空穴掺杂自旋单态的自旋液体，反铁磁耦合S=1/2自旋存在强大的量子涨落，高温铜氧化物超导体便是在掺杂后形成了单重价键态，并在各种组态间共振。也就是说，在铜氧化物晶格中，相邻的铜原子的电子相互作用，形成了一个价键，使它们处在一个位置，随着掺杂，这些电子可以成为库珀对从而出现超导。张富春等人提出了赝能隙态是在超导转变温度以上的掺杂自旋液体的RVB态，有一个对应于RVB态的能隙存在于单粒子的激发谱中，而在超导转变温度以下，系统的超导态是d波超导与RVB自旋液体二者的共存态。