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Spin-freezing perspective on cuprates

机译：旋转冷冻的观点

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摘要

The high-temperature superconducting state in cuprates appears if charge carriers are doped into a Mott-insulating parent compound. An unresolved puzzle is the unconventional nature of the normal state above the superconducting dome and its connection to the superconducting instability. At weak hole doping, a "pseudogap" metal state with signatures of time-reversal symmetry breaking is observed, which near-optimal doping changes into a "strange metal" with non-Fermi-liquid properties. Qualitatively similar phase diagrams are found in multiorbital systems, such as pnictides, where the unconventional metal states arise from a Hund-coupling-induced spin freezing. Here, we show that the relevant model for cuprates, the single-orbital Hubbard model on the square lattice, can be mapped onto an effective multiorbital problem with strong ferromagnetic Hund coupling. The spin-freezing physics of this multiorbital system explains the phenomenology of cuprates, including the pseudogap, the strange metal, and the d-wave superconducting instability. Our analysis suggests that spin/orbital freezing is the universal mechanism which controls the properties of unconventional superconductors.
机译：如果将电荷载流子掺入Mott绝缘母体化合物中，则会出现以铜酸盐为单位的高温超导状态。一个尚未解决的难题是超导圆顶上方的正常状态的非常规性质及其与超导不稳定性的联系。在弱空穴掺杂时，观察到具有时间逆转对称性破坏特征的“伪金属”状态，其接近最佳的掺杂变为具有非费米液体性质的“奇怪的金属”。定性相似的相图存在于多轨道系统中，例如pnictides，其中非常规金属态是由Hund耦合引起的自旋冻结产生的。在这里，我们表明，有关铜价的模型，即方格上的单轨道Hubbard模型，可以映射到具有强铁磁Hund耦合的有效多轨道问题。这个多轨道系统的自旋冻结物理学解释了铜酸盐的现象，包括伪间隙，奇异金属和d波超导不稳定性。我们的分析表明，自旋/轨道冻结是控制非常规超导体性能的普遍机制。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2016年第24期|245134.1-245134.9|共9页
  • 作者

    Philipp Werner; Shintaro Hoshino; Hiroshi Shinaoka;

  • 作者单位

    Department of Physics, University of Fribourg, 1700 Fribourg, Switzerland;

    R1KEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), Wako, Saitama 351-0198, Japan;

    Department of Physics, Saitama University, Saitama 338-8570, Japan;

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