高温超导中赝能隙的起源和准粒子图像

Based on understanding the behavior of the doped holes (electron) moving in the background of strong antiferromagnetic correlation, an effective single quasiparticle picture is proposed for the underdoepd cuprates, in which the main contributions of the strong correlation are taken into account. The origin of the pseudogap, the relation between the pseudogap and superconducting gap, the spin response, and the thermaldynamic and transport properties, are subsequently studied. The momentum-, doping density- and the temperature-dependence of the pseudogap and the gap in the superconducting state is one of the main topics in condensed matter physics. We want to reveal the coexistence and competition of two gap through the detailed comparion of the theoretical results with experimental data. The suppression of superconducting gap by opening the pseudogap, and vice versa, the influence of the superconducting gap on the psedugap are also interested. Many recent discovered experimental results are further investigated within the present model, which including the dichotomy of 'backbending' in the respective momentum region, the structural transition of spin response, and the anomaly of the transport properties, etc. We will try to justify the validity of our effective quasiparticle model based on these calculations. The main point at which the project aimed is one of the hot spots,and is also an important basic problem in the condensed matter physics.Once these problems were solved, it will be an important issue for profound understanding the microscopic mechanism underlying the high-Tc superconductivity.

从对掺杂空穴（电子）在反铁磁背景中运动的理解出发，考虑强关联的主要效应，建立一个能够描述铜氧化合物欠掺杂区的有效准粒子模型。在此基础上，研究贗能隙的起源，赝能隙与超导能隙的关系，自旋响应的性质，以及各种热力学输运的性质。详细研究贗能隙和超导能隙的动量空间、掺杂以及温度依赖行为，通过与实验结果的比较揭示两个能隙共存 且相互竞争的关系。贗能隙如何抑制超导能隙，超导的产生又是怎样反过来影响着贗能隙的大小。进一步研究新发现的实验现象，包括backbending 在不同区域表现出双重性 ，自旋响应随着频率的变化发生的结构变化，以及输运性质的各种异常行为，从各个角度验证模型的合理性和适用性。本项目拟研究的问题是当前凝聚态物理的研究热点，也是重要的基础性问题。这些问题的解决，对我们更深刻地理解高温超导电性有着重要意义。

从对掺杂空穴（电子）在反铁磁背景中运动的理解出发，考虑强关联的主要效应，建立了一个能够描述铜氧化合物欠掺杂区的有效准粒子模型。提出了一个赝能隙的可能起源，进而明确了赝能隙和超导的关系。通过对自旋激发谱和输运行为的研究，证实了模型的有效性。提出了一个新的相图来描述铜氧化合物，特别是发现了在超导区，赝能隙特征温度存在可能的回拐现象，与传统的高温超导相图不同。在中间掺杂区，我们发现了反节点附近能隙有温度反常依赖行为，与ARPES和Raman实验测量相符。研究了磁激发谱中的共振现象，我们的结果表明沙漏型色散以及沙漏型色散中的共振点是赝能隙的特性，与超导没有直接关系。超导共振是超导配对形成玻色模的结果，我们提出了一个新的标度，很好与实验数据相符，同时结果表明超导共振不是超导配对的起因。这些研究进一步加深了我们对铜氧化合物高温超导现象的认识，推进了对理解超导机制的理解。.研究了各种拓扑绝缘体和拓扑超导的性质。基于Chern绝缘体和p波超导，发现了高Chern数现象以及丰富的拓扑量子相变，并且提出Chern不能很好描述拓扑超导性质，特别是Majorana零能模。研究了分数Chern绝缘体的边缘激发，提出了一个用非相互作用波函数表征相互作用体系波函数的方法。.研究了杂质诱导调制模式。三角点阵中在杂质附近有强烈的电荷调制模，超导的出现压制了电荷序，并且不同的超导对称性导致的调制模式有很大的差别，从而提出了一个实验上可以判断超导对称性的方法。进而讨论了在钴氧化物中的应用。我们还提出了在zigzag边界的六角点阵纳米带中有强烈的边界磁振荡，基于微观和宏观模型的研究，我们指出这是典型的量子干涉和量子约束现象，这在今后的自旋电子学有着重要的应用价值。