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Perturbation theory of high-$$T_{rm c}$$ superconductivity in iron pnictides

鉄ニクタイドにおける高温超伝導の摂動理論

野村 拓司

Nomura, Takuji

最近鉄ニクタイドで発見された高温超伝導を摂動論の範囲で解析する。具体的には、現実的な電子構造を有する多バンド(2バンドと5バンド)ハバード模型を用いてエリアッシュベルグ方程式を解き、超伝導対対称性,転移温度のドーピング依存性,対形成機構などを調べる。有効対相互作用はオンサイトのクーロン相互作用について3次まで摂動展開して求める。摂動論による弱結合理論によって次のことが示される。5バンドの計算では、現実的なクーロン相互作用の強さの範囲で実際の高い転移温度が説明できる。こうして、非従来型(格子振動媒介型ではない)超伝導が実現している可能性が高い。超伝導の秩序変数はフェルミ面上では符号を変えないが、フェルミ面間では符号を変える。結果として、超伝導対対称性はすべてのパラメータ域で、ノードのない拡張型$$s$$波(より正確には$$s$$$$_{pm}$$波)である。2バンドの模型は実際の高い転移温度を説明するのには不十分である。

High-$$T_{rm c}$$ superconductivity discovered recently in iron pnictides is analyzed within a perturbation theory. Specifically, the probable pairing symmetry, the doping dependence of $$T_{rm c}$$ and a pairing mechanism etc. are studied by solving the Eliashberg equation for multi-band (2- and 5-band) Hubbard models. The effective pairing interaction is expanded perturbatively in the on-site Coulomb integrals up to third order. Our weak-coupling approach suggests: sufficiently large eigenvalues of the Eliashberg equation are obtained to explain the actual high $$T_{rm c}$$ for realistic on-site Coulomb integrals in the 5-band model. Thus unconventional (non-phonon-mediated) superconductivity is much likely to be realized. The superconducting order parameter does not change its sign on the Fermi surfaces, but change between the electron and hole Fermi surfaces. Consequently the probable pairing symmetry is always "nodeless extended $$s$$-wave (more specifically, $$s_pm$$-wave)". It is suggested that the 2-band model is insufficient to explain actual high $$T_{rm c}$$'s.

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パーセンタイル:78.3

分野:Physics, Multidisciplinary

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