7、条纹态超导特性与相关物理机制解析

条纹态超导特性与相关物理机制解析

1. 条纹态相的强耦合图像

假设条纹相存在，具有固定（通常为非公度）的波矢 $K$ 和每条条纹上固定的填充分数（或密度），此时条纹相相当于一定宽度的梯子阵列，且每条条纹具有有限的自旋能隙，即路德 - 埃默里液体。

2. 两腿梯子的物理性质

• 自旋能隙的存在依据 ：在 Hubbard 和 t - J 梯子的 DMRG 研究中，在较宽的密度范围 $0 < x < 0.3$ 内，基态具有有限的自旋能隙。在弱耦合区域的解析研究也得到了类似结果。
• 自旋能隙的产生机制 ：在非相互作用极限下，两腿梯子有两个具有不同费米波矢 $p_{F1} \neq p_{F2}$ 的能带。在弱耦合区域，相互作用下允许的过程涉及偶数个电子，CDW 涨落的耦合由于其序波矢的不匹配而受到抑制。电子通过在两个能带之间离域化获得零点能，当此能量超过配对的能量成本时，系统进入自旋能隙相。
• 不同掺杂情况下的状态 ：
  • 当 $x = 0$ 时，系统处于莫特绝缘态，具有唯一的全带隙基态。
  • 在强耦合极限 $U \gg t$ 下，自旋能隙大，$\Delta_s \sim J/2$。
  • 低掺杂 $0 < x < x_c \sim 0.3$ 时，掺杂梯子处于路德 - 埃默里液体，无电荷能隙且自旋能隙大，自旋能隙随掺杂增加单调减小，在临界值 $x_c$ 处消失。