铁基超导体自旋动力学和超导性质的研究

The research on the physics of high-temperature superconductors has been a recurring theme in condensed-matter physics. In this project, we will study the iron-based high-temperature superconductors that have attracted significant attention in recent years. Since the magnetism plays an important role in the iron-base superconductors, we focus on the spin dynamics and the related superconducting properties. As a first step, we will study magnetic structures and spin excitations in the parent compounds. Then, we will study the pairing symmetry in the iron-based superconductors by considering the pairing mechanism due to the exchange of spin fluctuations, and we will give the variations of pairing functions according the parameters. To clarify the interlplays between spin, orbital and charge, we will study the the spin resonance mode, the line shape of charge quasiparticle and transport properters. And this will provide important informations for the research of the superconducting mechanism. On this basis, we will further study the influence of the impurities and local moments on the properties of low-energy excitations in superconducting states.

高温超导物理的研究一直是凝聚态物理研究的持续热点问题，本项目计划以近年引起广泛关注的铁基高温超导体为研究对象。由于磁性在铁基超导的研究中具有重要作用，我们将着重研究自旋动力学性质，以及与其相关的超导性质。我们将以母体化合物的磁结构和自旋激发的研究为基础，在自旋涨落机制框架下，研究铁基超导体的超导配对对称性，我们将给出配对对称性随系统参数的演化。进而探讨自旋与轨道、电荷自由度的相互作用，通过超导态的自旋共振模式、电荷准粒子线形变化和电荷输运性质的研究，为高温超导微观机理的研究提供重要的研究资料。在此基础上，进一步研究杂质和局域磁矩对超导态低能性质的影响。

我们按照项目的研究计划以铁基超导体为主要研究对象，并联系其它强关联电子系统和非常规超导体系，研究了多种材料的基态和各种集体激发的性质，特别是自旋涨落与超导的关系。首先，我们分别在重度电子掺杂和重度空穴掺杂铁基超导体超导机理的研究方面取得进展，在自旋涨落机制下我们的出了与实验观测一致的超导能隙结构以及能隙结构随掺杂浓度的演化；其次，我们研究了具有强自旋轨道耦合的5d过渡金属氧化物的各种集体激发及其对单粒子谱的影响，而且我们还研究了一个三角格上有效自旋模型的基态相图；另外，我们还研究了两个强关联系统中的杂质效应。在这些关键问题上所取得的进展为铁基超导体微观机理的研究提供了重要的基础研究资料，同时为其它多轨道和强关联系统的研究提供了重要的参考。