第一章 緒論
1.2 高溫超導體中的電荷條紋序
近年來，大量的實驗結果和理論研究證明了在過渡金屬氧化物強關聯體系中，
電子的本征非均勻分布佔著主導地位[ 7]，圖(1.6)給出了幾種高溫超導體中電子 不均勻分布的例子。
圖(1.6):高溫超導體中電子不均勻分布的幾個例子。(a)理想的一維電荷條紋[ 8 ] (圓圈代表電荷，箭頭代表自旋)。(b)掃描電子顯微鏡(STM)得到的d波超導能隙
的實空間分布[ 9]。(c)在Na摻雜銅氧化物中觀察到的棋盤型電荷有序態[ 10]。
Tranquada[ 11]等在La1,6−xNd0,4SrxCuO4中觀察的電荷有序調制波向量是磁 有序調制波向量的2倍，這表明實空間中電荷密度的調制周期是自旋調制周期的 一半，且LNSCO樣品在實空間形成新的週期性的晶格和磁有序。這意味著，電荷 結構單元可能是作為自旋結構單元的反向疇壁存在。基於此，Tranquada提出了 電荷條紋相的模型，如圖(1.7)左圖所示，在CuO2平面上，電荷自發聚集形成一 維鏈狀結構。而在電荷條紋之間，自旋的反鐵磁關聯得以保留，並且相鄰的反鐵 磁疇之間成反向分布‧當空穴濃度為1/8時，電荷條紋的周期恰好是4a，而自旋 條紋的周期則為8a，按照這一圖像，在中子散射實驗中觀察到的電荷和自旋超晶 格峰應該具有二重而不是四重對稱，因此，他們認為在上下相鄰的CuO2面上，
條紋的方向會產生90度的旋轉。
實際上，在La2−xSrxCuO4欠摻雜（0.02<x<0.05）的樣品中，彈性中子散射 也探測到了自旋有序的散射峰[ 12][ 13][ 14]，此時條紋不是沿Ｃu-O-Cu的方向，
（1.7）所示的那樣理想，而是以很強的非公度漲落形式存在[ 15]。
圖（1.7）:電荷-自旋-條紋示意圖，左圖為豎直條紋，右圖為對角條紋，反鐵磁 絕緣區域和有電荷無自旋區域周期性間隔排列，q表示調制周期。
而關於電荷-自旋條紋的相關機制與理論，則有兩位美國物理學家 Vic Emery 及 Steven Kivelson[ 16]以Ｍott絕緣體作為理輪出發點，然後由於微量摻雜導導 致反鐵磁相關引起所謂電荷液晶相（electronic liquid-crystal phases），如圖（1.8）， 這種量子液體涉及的物理圖相與Fermi液體不同，即液體中存在自旋為零但電荷 為e的載子聚集構成的電荷條紋河流，而不受周遭自旋為1/2，但不帶電的中性費 米子所形成自旋條紋的影響。雖然這一理論說明條紋的量子漲落有助於引起超導 配對，但其能否完滿解釋高Tc氧化物的超導電性和其他物理性質，還沒有得到肯 定的答案。
圖（1.8）:各種局域條紋結構（電子液晶相）示意圖
強關聯電子系統中本征非均勻性存在起源於多個物理自由度(自旋、電荷、晶 格(或)軌道)的相互作用。多個自由度的相互作用還導致了在強關聯系統材料中 的另一顯著特徵，多種基態的相互競爭，如圖(1.9)[ 17]。研究這種多基態的相 互競爭，不僅對超導配對機理的澄清有著致關重要的作用，對於強關聯材料的應 用有著非常巨大的意義。
圖(1.9):非常規超導體相圖:橫軸表示控制參數(如載流子濃度或壓力)，提高控 制參數導致反鐵磁臨界溫度消失，非傳統超導相位出現在控制參數更高的區域，
其臨界溫度通常是圓頂型‧中間的灰色區域聯接了反鐵磁相和超導相，稱為