超导铜氧化物的圆偏振光电效应和时间反演对称破缺

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超导铜氧化物的母体化合物是电荷转移型绝缘体,在少量的空穴掺杂下O2p电子具有一定的巡游性,而Cu3d电子仍是局域的。基于这一电子结构,铜氧面的反铁磁性应当用Kramers-Anderson超交换理论来描述,局域的Cu位3d电子自旋之间的反铁磁交换作用以其中间O位2p电子为媒介。掺入的位于O位的空穴会削弱Cu3d电子间的超交换作用,从而在铜氧面上的空穴附近产生出一些准自由磁矩。同时掺杂会使得空穴附近的p电子能级与Cu位d电子能级相对移动而发生杂化,这样局域的准自由磁矩跟巡游O2p电子之间会发生Kondo交换作用。准自由磁矩附近的两个巡游p电子之间可以通过与该磁矩的Kondo交换作用发生有效自旋耦合,形成束缚自旋对。这些自旋对构成与RVB态类似的量子自旋液体,与Anderson所假设的RVB态不同的是:它不是由d电子构成的,d电子是局域的,它仅仅提供一个反铁磁背景,局域的Cu3d自旋之间仍有剩余超交换作用,它是超导态磁性的来源,Kaminski等人在Bi2Sr2CaCu2O8+δ的圆偏振光光电效应实验中观察到的时间反演对称破缺效应显示了磁性和超导态的共存现象。本文从光和磁性物质相互作用的半经典理论和K-J模型出发给出了该实验数量级的估计和一些初步的分析。
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