ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА СИЛЬНОВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОН-ФОНОННЫХ СИСТЕМ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА

10.25712/ASTU.1811-1416.2023.02.006

Аннотация

В данной работе исследуется фазовая диаграмма допирование-температура систем с сильным дальнодействующим (фрёлиховским) электрон-фононным взаимодействием с целью демонстрации единой природы фаз сверхпроводимости, зарядового упорядочения и псевдощели высокотемпературных сверхпроводников на основе оксида меди (купратов). Обычно фазы псевдощели и зарядового упорядочения купратов рассматривались как конкурирующие со сверхпроводящей фазой. Однако, результаты недавних экспериментальных исследований позволили сделать предположение о единой природе трех указанных фаз. В данной работе для проверки этого предположения была рассчитана свободная энергия двухжидкостной системы носителей заряда, включающей жидкость биполяронов большого радиуса и Ферми-жидкость делокализованных носителей. Фазовая диаграмма системы с сильным электрон-фононным взаимодействием строилась путем минимизации свободной энергии системы относительно радиуса биполяронов (связанного с периодом зарядового упорядочения). Сравнение полученной энергии со свободной энергией системы без биполяронов определяет температуру распада биполяронной жидкости. Для расчета свободной энергии использовалась функция распределения носителей заряда по автолокализованным и делокализованным состояниям, полученная методом Гиббса, для расчета температуры сверхтекучего (сверхпроводящего) перехода использовался стандартный метод Бозе-жидкости Ландау. В результате продемонстрировано, что фазы сверхпроводимости, зарядового упорядочения и псевдощели имеют общую природу, связанную с существованием жидкости биполяронов большого радиуса. Рассчитанное расположение областей, соответствующих этим фазам на фазовой диаграмме сильновзаимодействующих электрон-фононных систем, совпадает с положением этих фаз на экспериментальной диаграмме купратов.