Entwicklung eines mikroskopischen Modells für eisenbasierte Hochtemperatur-Supraleiter ausgehend von lokalen Kristalleigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Auf der Grundlage eines phänomenologischen Modells für einen unkonventionellen eisenbasierten Hochtemperatur-Supraleiter untersuchten wir den Effekt eines außeren Magnetfelds auf die in Tunnelexperimenten (STM) gemessene Streuung der supraleitenden Quasiteilchen. Ein solcher Feldeffekt wurde im Rahmen eines kürzlich durchgeführten STM-Experiments an dem eisenbasierten Supraleiter Fe(Se,Te) als Beweis für die in diesen Systemen erwartete Struktur des supraleitenden Ordnungsparameters interpretiert. Aus einer theoretischen Untersuchung dieser Experimente erhofften wir uns Aufschlüsse über die anschließende Entwicklung eines möglichen mikroskopischen Zuganges. Aus der Kenntnis, dass in dem Material Fe(Se,Te) die Pauli-Kopplung zwischen einem äußeren Magnetfeld und dem Spin der Leitungselektronen eine wichtige Rolle spielt, betrachteten wir zunächst den Effekt einer Zeeman-Aufspaltung der Leitungselektronen auf die Interferenz der supraleitenden Quasiteilchen. Hierzu untersuchten wir die Streuung an einem (i) nichtmagnetischen Coulomb-Potential, (ii) magnetischen Verunreinigungen sowie (iii) nichtmagnetia schen resonanten Streuern. Während das Feld nahezu keinen Effekt auf die Streuung an einem Coulomb-Potential zeigte, ergab sich in den Fällen (ii) und (iii) eine Verstärkung von Streukomponenten, die sich ungerade unter einer Zeitumkehr verhalten. Aus der Literatur ist bekannt, dass der supraleitende Ordnungsparameter bei solchen Streuprozessen sein Vorzeichen behält, während vorzeichenwechselnde Prozesse unterdrückt werden. Ein mögliches Streumodell, das mit den kürzlich an Fe(Se,Te) durchgeführten STM-Experimenten konsistent ist, besteht aus einer Kombination von Störstellen mit Coulomb-Potential und resonanten oder magnetischen Streuern, die im Magnetfeld vorzeichenerhaltende Prozesse verstärken. Jedoch gibt es bisher keinen direkten experimentellen Beweis für ein derartiges Szenario. Ein alternatives Modell, das keine magnetischen Streuer voraussetzt, basiert auf einem durch das Magnetfeld induzierten Suprastrom. Dieser Strom der Cooper-Paare, hervorgerufen durch einen Gradienten der Phase des Ordnungsparameters, bricht die Zeitumkehrsymmetrie und führt mit zunehmender Stärke des Stroms mehr und mehr zu einer Unterdrückung der Kohärenzfaktoren, die das Streuverhalten im feldfreien Fall bestimmen. Dies hat eine Aufhebung der Unterdrückung vorzeichenerhaltender Prozesse zur Folge.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Quasiparticle interference in an iron-based superconductor. Physical Review B, 2010
S. Sykora and P. Coleman
