Optical conductivity the optical conductivity resonance from an exact description of the electronic states around the Fermi energy

F. Puch, R. Baquero

Resumen


En esta carta mostramos que la conductividad óptica puede calcularse con base en el cálculo detallado de los estados electrónicos reales en las cercanías del nivel de Fermi. Más exactamente, presentamos aquí el cálculo de la conductividad óptica para el material superconductor YBa2Cu3O7 basado en un cálculo tridimensional ab initio en el cual hemos identificado las bandas que pueden asociarse al plano de CuO2.  Para simular el estado superconductor, imponemos a mano una brecha a esas bandas exclusivamente. Nuestro cálculo es pues bidimensional pero usa información de un cálculo tridimensional. Usamos la conocida fórmula de Kubo-Greenwood, sin hacer uso de la brecha para obtener el cálculo en el estado normal e imponiendo la brecha en la forma descrita para el estado superconductor. Ambos resultados se ajustan muy bien con los experimentos conocidos incluso en la parte alta del espectro. Nuestra forma de calcular sugiere un modelo para la evolución de las bandas en función del contenido de oxígeno que es consistente con el hallazgo reciente de que la resonancia desaparece antes de que la muestra deje de ser superconductora. Una conclusión importante de este trabajo es que la resonancia depende en forma muy directa de los detalles de la estructura de bandas y, por lo tanto, no incluir esos detalles, tiene un efecto quizás irremediable. Por otro lado, el modelo muestra que la superconductividad misma, puede ser bastante simple. Fue suficiente incluir un solo parámetro, la brecha, sin hacer referencia a ningún mecanismo, para obtener el resultado. Este cálculo sugiere un modelo para la evolución de las bandas con el contenido de oxígeno que le da un fundamento microscópico a los experimentos recientes y que muestra, por el contrario, que la resonancia no puede explicar el mecanismo. Lo mismo vale para el ruido de fondo al cual se le atribuyó importancia, en este sentido, recientemente. Más importante aun, este cálculo muestra como el ruido de fondo está determinado por las transiciones ópticas permitidas en las frecuencias aledañas a la resonancia. Todas vienen del plano de CuO2 y, en ese sentido, es normal que el ruido de fondo sea, detalle más, detalle menos, común a todos los cupratos. Pero la conclusión más importante es que el ruido de fondo no contiene ninguna información sobre el mecanismo, conclusión que es contraria a la de algunos trabajos recientes.


Palabras clave


Superconductividad; mecanismo; YBa2Cu3O7; conductividad óptica; resonancia

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