Virtuelle und reelle Bosonen in unkonventionellen Supraleitern

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Schmalian; Professor Dr. Wulf Wulfhekel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298697451

Die Supraleitung wird durch eine attraktive Wechsellwirkung zwischen Elektronen verursacht, die durch Austausch von virtuellen Bosonen vermittelt wird. In konventionellen Supraleitern sind die beteiligten Bosonen Phononen. Hochtemperatursupraleitern zeigen aber eine zu hohe Sprungtemperatur und zu komplexe Paarwellenfunktionen für eine reine Phonon vermittelte Wechselwirkung. Da diese Supraleiter oft an antiferromagnetische Phasen angrenzen, wird vermutet, dass die vermittelnden Bosonen magnetischer Natur sind. Neben dem Austausch von virtuellen Bosonen können heiße Elektronen auch durch inelastische Streuung reelle Bosonen erzeugen. Tunnelspektren an Supraleitern können im Prinzip Signaturen sowohl virtueller als auch reeller Bosonen enthalten. In konventionellen Supraleietern wurde bei Messung von Tunnelspekten in planaren Tunnelkontakten inelastitsche Streuung vernachlässigt und aus der Renormierung der BCS Zustandsdichte im supraleitenden Zustand verursacht durch virtuelle Phononen die ElektronPhonon-Wechslwirkung rekonstruiert werden (McMilan Methode). Im normalleitenden Zustand kann diese Renormierung vernachlässigt werden, aber inleastische Erzeugung reeller Phononen muss berücksichtigt werden. Wir habe jüngst gezeigt, dass Tunnelspektren, die mit STM gewonnen wurden, jedoch Signaturen sowohl virtueller als auch reeller Phononen im supraleitenden Zustand aufweisen. Zwar erschwert dies die Bestimmung der Elektron-Phonon-Wechslewirkung aus Spektren der supraleitenden Phase, doch bietet dieses Phänomen die Möglichkeit, die Ursache für die Hochtemperatursupraleitung aufzuklären. In diesen können magnetische Anregungen im normalleitenden Zustand beobachtet werden. Im supraleitenden Zustand wird sowohl die elektronischen Zustandsdichten durch die Entwicklung der Lücke stark verändert als auch das magnetische Anregungsspektrum, welches ja Vielteilchenanregungen des Elektronengases nahe der Fermi-Fläche darstellt. Die Schlüsselidee dieses Projekt ist es, elastische und inelastische Beiträge in STM Tunnelspektren unkonventioneller Supraleiter zu trennen und aus dieser zusätzlichen Information einen Kopplungsmechanismus zu identifizieren, der konsistent mit den Tunnelspektren und komplementeren, publizierten Beobachtungen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen