Los plasmones presentan trazas de correlaciones electrónicas en cupratos superconductores de alta temperatura crítica

ZINNI, LUCIANO; BEJAS, MATÍAS; YAMASE, HIROYUKI; HEPTING, MATTHIAS; GRECO, ANDRÉS

Rosario, Santa Fe

Congreso; IX Reunión Nacional de Sólidos; 2023

Los plasmones son excitaciones colectivas fundamentales en sólidos [1]. Los primeros estudiosse centraron principalmente en materiales 2D y 3D convencionales, pero, luego, los plasmonesfueron analizados en sistemas de capas en el contexto de la aproximación de fase aleatoria(RPA) [2,3], la cual es utilizada para abordar sistemas débilmente correlacionados. A pesar deque el rol de las correlaciones electrónicas ya fue discutido [4], la existencia de los plasmonesen sistemas altamente correlacionados, en particular en cupratos superconductores de altatemperatura crítica, no fue estudiada tanto como en sistemas más convencionales, e inclusoestuvo en discusión en los últimos años [5-8]. Originalmente, excitaciones colectivas de cargahan sido observadas en cupratos pero no fueron interpretadas como plasmones [9]. Peronuevos estudios en cupratos [10-13] que se realizaron usando dispersión de rayos x inelástica yresonante (RIXS) determinaron inequívocamente la existencia de plasmones. Recientemente,experimentos de RIXS más precisos en Sr0,9La0,1CuO2 han observado la existencia de ungap en el espectro de energía de los plasmones en el centro de la zona de Brillouin (ZB)bidimensional [14]. Este gap de plasmones fue predicho en el contexto de una expansiónlarge-N del modelo t-J-V de capas [15]. Además, este modelo teórico capturó correctamentelos plasmones observados en RIXS [12,14] e incluso la tendencia de la frecuencia de plasmaen el diagrama de fase en la zona de bajo dopaje del cuprato La2−δSrδCuO4 [16].Aunque hay evidencia a favor del modelo t-J-V para explicar plasmones, aún se debate siRPA es capaz de reproducir las mediciones en RIXS. En esta exposición, compararemos losplasmones que se obtienen en estos dos modelos opuestos y contrastaremos sus resultadoscon datos experimentales de varios cupratos. Mostraremos que los plasmones contieneninformación sobre las correlaciones electrónicas y que el tratamiento usual con RPA nodescribe correctamente los plasmones en cupratos. Sin embargo, para un dopaje fijo, losplasmones medidos pueden ser capturados por RPA con la introducción de parámetrosde banda efectivos, pero RPA no tiene un argumento intrínseco sobre cómo generar estarenormalización. Demostraremos que, al utilizar argumentos del modelo t-J-V que tienen encuenta las altas correlaciones para renormalizar los parámetros de banda en RPA, obtenemosplasmones que coinciden con los experimentos y con los del modelo t-J-V en la zona de bajomomento q.Referencias[1] G. D. Mahan, Many-Particle Physics, 2nd ed. (Plunum Press, 1990).[2] D. Grecu, Phys. Rev. B 8, 1958 (1973).[3] A. L. Fetter, Annals of Physics 88, 1 (1974).[4] E. G. C. P. van Loon, et al., Phys. Rev. Lett. 113, 246407 (2014).[5] M. Mitrano, et al., Proceedings of the National Academy of Sciences 115, 5392 (2018).[6] A. A. Husain, et al., Phys. Rev. X 9, 041062 (2019).[7] J. Fink, (2021), arXiv:2103.10268.[8] A. A. Husain, et al., (2021), arXiv:2106.03301.[9] K. Ishii, et al., Nat. Commun. 5, 3714 (2014).[10] M. Hepting, et al., Nature 563, 374 (2018).[11] J. Lin, et al., npj Quantum Materials 5, 4 (2020).[12] A. Nag, et al., Phys. Rev. Lett. 125, 257002 (2020).[13] A. Singh, et al., Phys. Rev. B 105, 235105 (2022).[14] M. Hepting, et al., Phys. Rev. Lett. 129, 047001 (2022).[15] A. Greco, H. Yamase, and M. Bejas, Phys. Rev. B 94, 075139 (2016).[16] M. Hepting, et al., Phys. Rev. B 107, 214516 (2023).