Новый взгляд на псевдощель

Позже было замечено, что псевдощель может также быть и признаком наличия в сверхпроводнике при T > T_c некоррелированных по фазе куперовских пар. После открытия псевдощели в купратных ВТСП именно этот механизм ее образования многие считали наиболее вероятным, что косвенно подтверждалось наблюдениями флуктуационной сверхпроводимости ВТСП гораздо выше T_c. Позже возобладала точка зрения, что псевдощелевая фаза не предшествует сверхпроводящей, а конкурирует с ней. Но по существу вопрос остался открытым.

Результаты, полученные в работе [2], говорят о том, что правы, возможно, и те, и другие, и что в псевдощелевой фазе сосуществуют два различных состояния: в одном из них (при T_c < T < T_pair) есть некогерентные куперовские пары, а другое реализуется в более широким диапазоне температур (при T_c < T < T*, где T* > T_pair – температура появления псевдощели) и имеет несверхпроводящую природу. К такому выводу авторы [2] пришли, исследуя       ARPES-спектры монокристаллов Bi2212 и Bi2201 с различным уровнем допирования и анализируя температурные зависимости формы спектральных линий, измеренных в антиузловом направлении зоны Бриллюэна: спектральный вес W(E_F) в окрестности энергии Ферми при охлаждении ниже T* уменьшается сначала линейно по T, а начиная с некоторой температуры T_pair быстро падает (см. рис.).

Это послужило авторам [2] основанием для гипотезы о формировании при T = T_pair еще одного псевдощелевого состояния, сосуществующего при T < T_pair с тем, которое уже было при T_pair < T < T*, и обусловленного предположительно образованием некогерентных куперовских пар. Аргументом в пользу своей гипотезы авторы [2] считают почти идеальный скейлинг величины W_pair (ее определение см. на рис.) как функции T/T_pair для образцов с различной концентрацией дырок p. Выходит так, что на фазовой диаграмме купратов кривые T_c(p) и T*(p) нужно дополнить еще и кривой T_pair(p). Согласно [2], при уменьшении p температура спаривания T_pair сначала возрастает, а при концентрации дырок меньше оптимальной не падает, как T_c, и не продолжает увеличиваться, как T*: она выходит на константу (120 ÷ 150) К, которая, по-видимому, и есть предельно возможная T_c купратов (ведь для того, чтобы сконденсироваться, куперовские пары должны сперва сформироваться). Что же касается природы “настоящей” (не имеющей отношения к спариванию) псевдощели, она пока так и остается невыясненной.

1. N.Mott, Rev. Mod. Phys. 40, 677 (1968).

2. T.Kondo et al., Nature Phys. 7, 21 (2011).