Quantum nature of non-Fermi charge carriers for pseudogap state of high-Tc superconductors

Abstract

For pseudogap state of underdoped cuprates high temperature superconductors (HTS) with stripe structure of copper-oxygen plane an approach for describing of U-stripe as two-dimensional state with vortex-like excitations is developed. At high temperatures these vortices are pinned by copper-oxygen complexes in U-stripes, and at lowering temperature the transition of pinned vortices to moving ones occurs at T ≤ Tf(p) where p is doping concentration. It is shown that this transition is the result of quantum diffusion which for quantum crystals was predicted by A.F. Andreev and I.M. Lifshits (1969). Quantum diffusion leads to non-Fermi charge carriers, and to two universal lines for common phase diagram of underdoped cuprates. This consideration let us to suppose that pseudogap state of underdoped cuprates is determined only by properties of copper-oxygen plane.

Для псевдощілинного стану слабо допованих високотемпературних надпровідників (ВТНП) із страйповою структурою мідь-кисневої площини розвинуто опис U-страйпу як двовимірного стану із збудженнями, які подібні до вихорів. При великих температурах ці вихорі закріплені мідь-кисневими комплексами, і при зниженні температури T ≤ Tf(p) має місто їх перехід до мобільного стану (р – концентрація допування). Показано, що цей перехід є наслідком квантової дифузії, яка для квантових кристалів була передбачена О.Ф. Андрєєвим та І.М. Ліфшицем (1969). Квантова дифузія призводить до неферміївських носіїв заряду та до двох універсальний ліній на загальній фазовій діаграмі слабо допованих купратів. Така модель дозволяє припустити, що псевдощілиний стан слабо допованих купратів залежить тільки від властивостей мідь-кисневої площини.

Для псевдощелевого состояния слабо допированных купратных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) со страйповой структурой медь-кислородных плоскостей развито описание U-страйпа как двумерного состояния с вихреподобными возбуждениями. При высоких температурах эти вихри закреплены на медь-кислородных комплексах, и при понижении температуры T ≤ Tf(p) происходит переход от закрепленных вихрей к подвижным (р – концентрация допирования). Показано, что этот переход является результатом квантовой диффузии, которая для квантовых кристаллов была предсказана А.Ф. Андреевым и И.М. Лифшицем (1969). Квантовая диффузия приводит к нефермиевским носителям заряда и к двум универсальным линиям на общей фазовой диаграмме слабо допированных купратов. Этот подход позволяет предположить, что псевдощелевое состояние слабо допированных купратов определяется только свойствами медь-кислородной плоскости.