Динамические спин-флуктуационные процессы в проблеме основного состояния сильно коррелированных тяжелых фермионов и купратов

В рамках теории электронных систем с сильными корреляциями показано, что динамические спин-флуктуационные процессы как в редкоземельных интерметаллидах с тяжелыми фермионами, так и в купратных сверхпроводниках играют существенную роль при описании их нормальных и сверхпроводящих свойств. Учет спиновых флуктуаций впервые реализован посредством введения аномальных компонент силового оператора, зависящих от мацубаровских частот. Для модели Андерсона, описывающей состояние с тяжелыми фермионами, а также для популярной в теории ВТСП t-t'-t"-J* — модели, учитывающей дальние перескоки и трехцентровые взаимодействия, получена и решена бесконечная система модифицированных интегральных уравнений Горькова, определяющая аномальные компоненты массового и силового операторов. На основе численных расчетов показано, что для редкоземельных интерметаллидов температура перехода в сверхпроводящую s-фазу (такая фаза обнаружена в тяжелофермионном скуттерудите LaFe₄P₁₂ (Y. Nakai, et.al., JPSJ, 74, 2005)) значительно изменяется при включении процессов рассеяния на спиновых флуктуациях и достигает наблюдаемых значений (~4K).

В купратных сверхпроводниках влияние динамических спин-флуктуационных процессов на область реализации сверхпроводящей d-фазы оказалось более значительным. На рисунке показаны концентрационные зависимости критической температуры, полученные для двух наборов параметров в различных приближениях. Видно, что динамические процессы спин-флуктуационного рассеяния не только существенно меняют область реализации сверхпроводящей фазы, но и могут приводить к ее значительному подавлению .

Рис. 1. Зависимости T_c(n) для двух случаев: пунктир – теория среднего поля; сплошные линии – T_c(n) поведение при учете спин-флуктуационных процессов (J=0.4|t| ).

В предельном случае сильных взаимодействий между спиновыми моментами коллективизированных и локализованных электронов, когда спектр фермиевских возбуждений и магнитная структура CuO₂ — плоскости ВТСП материалов хорошо моделируется двумерной решеткой Кондо, исследована природа куперовской неустойчивости в подсистеме спиновых поляронов. Показано, что между этими сложными квазичастицами возникают эффективные взаимодействия, приводящие как к индуцированию куперовской неустойчивости, так и к ее подавлению. Вычисленная концентрационная зависимость критической температуры перехода ансамбля спиновых поляронов в сверхпроводящую фазу показывает, что система спиновых поляронов на 2D- решетке Кондо является реальной альтернативной моделью для описания свойств купратных сверхпроводников.

1. Вальков В.В., Дзебисашвили Д.М. Спин-флуктуационная ренормировка критической температуры сверхпроводящей s-фазы редкоземельных интерметаллидов // ЖЭТФ, - 2008, - Т.134, - Вып. 4, - С. 791-805.
2. Вальков В.В., Головня А.А. Влияние спиновых флуктуаций на сверхпроводящую фазу фермионов Хаббарда t-t'-t''-J* - модели // ЖЭТФ, - 2008, - Т.134, - Вып. 6, - С. 1167-1180.
3. Вальков В.В., Коровушкин М.М., Барабанов А.Ф. Эффективные взаимодействия и природа куперовской неустойчивости спиновых поляронов на 2D решетке Кондо // Письма в ЖЭТФ. ? 2008, - Т.88, - Вып. 6, ? С.426-430.

Лаборатория теоретической физики