非中心对称超导体中电子态性质的理论研究

非中心对称超导体由于电子关联效应和自旋轨道耦合作用使其成为目前凝聚态物理领域研究的热点之一。本课题从紧束缚模型出发，考虑Rashba自旋轨道耦合作用，根据研究对象考虑相应的电子配对作用，应用格林函数和随机相近似方法，数值求解线性Eliashberg方程，系统研究电子关联效应和自旋轨道耦合作用及其相互作用对非中心对称超导体中超导电性和相关物性的影响,包括电子自旋单态与自旋三态的混合配对态、自旋单态和自旋三态的比重随自旋轨道耦合强度的变化、杂质和缺陷对电子库珀对以及超导转变温度的影响、反铁磁自旋涨落诱导电子配对并导致非传统的超导电性、共存的反铁磁长程序和超导态、正常态和超导态中的磁响应性质等，从理论上理解系统中反常的电子态性质。我们的研究结果将应用到最近发现的重费米子超导系统如CePt3Si, 以及LaAlO3/SrTiO3超导界面中,理解现有的实验数据并预言新的物理现象。

本项目主要研究了非中心对称超导体及其相关超导材料中的非常规超导准粒子态的新奇物性。我们从多带紧束缚模型出发，应用多体Green函数技术结合T矩阵近似方法和Gutzwiller平均场自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，通过分析材料中的杂质散射效应，考虑Rashba自旋轨道耦合作用，解析计算了杂质近邻的局域电子密度态谱性质，解释了现有的STM实验数据并进一步预言了新的物理现象，从而有效地确定材料中的电子Cooper对对称性并分析其非常规超导电性。具体研究内容包括：（1）Ce-113家族尤其是CePt3Si中杂质诱导的局域电子结构研究，理解了系统中由于宇称破缺引起的自旋单态和自旋三态的共存态；（2）BiS2基超导体中的费米面拓扑结构和杂质诱导的共振态性质，分析了随掺杂演化的费米面拓扑结构以及与之相应的超导配对态；（3）CeCoIn5超导体中非磁性杂质诱导的电子态研究，理论预言结合随后的STM实验数据有利地支持d-波配对态；（4）铜氧化物超导体中的电子关联和杂质效应，进一步理解了杂质引起的零能共振态强烈依赖于系统的能带结构是否具有粒子-空穴对称性和材料中的强电子关联效应；(5)电子掺杂的三角晶格钴氧化物超导体中的超导电性和磁涨落效应，应用动能驱动的超导电性解释了钴氧化物超导体的超导相图，并进一步预测了磁共振峰是掺杂Mott绝缘体的普适特征。在该项目资助下，我们已在Phys. Rev. B, Europhys. Lett, and J. Phys. Soc. Jpn等国际期刊发表论文7篇；受邀参加国际学术会议1次并做邀请报告，国内学术会议并做2次学术报告。