1、铜基超导体中的量子相变：从绝缘体到金属的探索

铜基超导体中的量子相变：从绝缘体到金属的探索

在现代凝聚态物理领域，铜基超导体的研究一直是热点。自1986年发现高温超导体以来，相关研究取得了显著进展，但其中仍存在许多复杂的物理现象等待深入理解。本文将围绕铜基超导体的量子相变展开，探讨绝缘体、超导体和金属中的量子相和相变。

1. 研究背景与相图概述

铜基超导体激发了大量关于关联电子系统的创新性理论研究。近年来，一些实验，尤其是欠掺杂区域量子振荡的发现，为理解铜基超导的起源提供了新线索。作者认为这些新实验指向了各种理论观点的综合，一个全面的铜基超导现象学理论可能正在形成。

这个相图以载流子浓度（x）、温度（T）和垂直于正方形晶格的磁场（H）为轴，包含了d波超导（SC）、自旋密度波（SDW）等多种相。相图对于理解铜基超导体的物理性质至关重要，下面我们将从大掺杂区域开始详细分析相图的结构。

2. 大掺杂区域的费米液体

从大掺杂区域开始，有充分证据表明基态是传统的费米液体，具有一个“大”费米面，其面积符合Luttinger定理的要求。由于底层能带结构，这个大费米面是空穴型的，对于空穴密度为x的情况，它包围的面积为1 + x；对于电子掺杂密度为p的情况，包围的面积为1 - p。

3. 自旋密度波（SDW）相变

相图中的核心量子相变（QPT）是在载流子浓度x = xm时，大费米面金属中自旋密度波（SDW）序的出现。由于超导的出现，这个QPT只有在足够强的磁场（H > Hc2）下才能显现，以抑制超导性。