Электронная структура однослойных сверхпроводников на основе FeSe: мелкие зоны и корреляции
Некрасов И.А., Павлов Н.С., Садовский М.В.

Поступила в редакцию: 17 Августа 2017

DOI: 10.7868/S0044451018040065

PDF (7.5M)

Электронный спектр типичного однослойного сверхпроводника на основе монослойной пленки FeSe на подложке SrTiO₃ (FeSe/STO), полученный из рентгеновской фотоэмиссии с угловым разрешением (ARPES), требует ответа на ряд вопросов: какова причина возникновения мелкой зоны и ее так называемой «реплики» вблизи точки M и почему экспериментально не обнаружены дырочные поверхности Ферми вблизи точки Γ . Наши обширные LDA+DMFT-расчеты показывают, что явный учет электрон-электронных корреляционных эффектов для 3d-состояний Fe приводит к практически количественному воспроизведению довольно сложной зонной структуры, которая наблюдается в экспериментах ARPES, в непосредственной близости от уровня Ферми FeSe/STO. В частности, хорошо воспроизводятся довольно необычные мелкие электронные зоны вблизи точки M зоны Бриллюэна. В данной работе проводится детальный анализ орбитального состава как теоретических, так и экспериментальных квазичастичных зон. Показано, что в FeSe/STO перенормированная электронными DMFT-корреляциями LDA-зона 3d_xy-состояний Fe сводится к квазичастичной зоне практически в той же области энергий, что и экспериментально наблюдаемая «реплика» зоны в окрестности точки M. Однако учет корреляционных эффектов оказывается недостаточным для подавления дырочных поверхностей Ферми вокруг точки Γ , которые не наблюдаются в большинстве экспериментов ARPES. Эти поверхности Ферми сохраняются даже при увеличении силы кулоновского прямого и/или обменного (хундовского) взаимодействий, в то время как общее согласие с данными ARPES ухудшается. Увеличение числа электронов также не приводит к исчезновению этой поверхности Ферми и при этом значительно ухудшает согласие LDA+DMFT-результатов с данными ARPES. Мы также приводим некоторые простые оценки величины взаимодействия электронов с оптическими фононами на интерфейсе FeSe/STO, приводящего к рассеянию «вперед», которые показывают, что этого взаимодействия, по-видимому, недостаточно для формирования «реплики» зоны в этой системе и значительного увеличения температуры сверхпроводящего перехода T_c.