Charge Dynamics in 122 Iron-Based Superconductors

این پایان‌نامه داده‌های طیف‌سنجی نوری بسیار دقیق را در مورد ابررساناهای دمای بالا مبتنی بر آهن که اخیراً کشف شده‌اند، با یک تحلیل نظری دقیق ترکیب می‌کند. سه نتیجه برجسته گزارش شده است: (1) اصلاح رسانایی مادون قرمز دور یک آرسنید آهن با حداقل اختلال شیمیایی به‌وسیله یک تئوری جفت قوی برای جفت کوپر با واسطه نوسانات اسپین توصیف شده است. فرمالیسم توسعه یافته در این پایان نامه همچنین داده های طیف سنجی قبلی را در مورد ترکیبات بی نظم بیشتر توصیف می کند. (2) همان مواد یک ناهنجاری شدید ناشی از ابررسانایی برای انرژی های فوتون در حدود 2.5 eV نشان می دهند، دو مرتبه بزرگتر از شکاف انرژی ابررسانا. نویسنده تفسیری کیفی از این مشاهدات بی‌سابقه ارائه می‌کند که بر اساس ماهیت چند باندی حالت ابررسانا است. (3) این پایان نامه همچنین یک توصیف جامع از یک ترکیب کالکوژنید آهن ابررسانا و در عین حال شفاف نوری ایجاد می کند. نویسنده نشان می دهد که این رفتار بسیار غیرمعمول را می توان در نتیجه همزیستی نانوسکوپی فازهای عایق و ابررسانا توضیح داد و او از ترکیب دو روش تجربی مکمل - اسکن میکروسکوپ نوری میدان نزدیک و چرخش اسپین میون کم انرژی - استفاده می کند. به طور مستقیم همزیستی فاز را تصویر کرده و ترکیب فاز را به صورت کمی تعیین می کند. این داده‌ها پیامدهای مهمی برای تفسیر داده‌های سایر کاوشگرهای تجربی دارند.

This thesis combines highly accurate optical spectroscopy data on the recently discovered iron-based high-temperature superconductors with an incisive theoretical analysis. Three outstanding results are reported: (1) The superconductivity-induced modification of the far-infrared conductivity of an iron arsenide with minimal chemical disorder is quantitatively described by means of a strong-coupling theory for spin fluctuation mediated Cooper pairing. The formalism developed in this thesis also describes prior spectroscopic data on more disordered compounds. (2) The same materials exhibit a sharp superconductivity-induced anomaly for photon energies around 2.5 eV, two orders of magnitude larger than the superconducting energy gap. The author provides a qualitative interpretation of this unprecedented observation, which is based on the multiband nature of the superconducting state. (3) The thesis also develops a comprehensive description of a superconducting, yet optically transparent iron chalcogenide compound. The author shows that this highly unusual behavior can be explained as a result of the nanoscopic coexistence of insulating and superconducting phases, and he uses a combination of two complementary experimental methods - scanning near-field optical microscopy and low-energy muon spin rotation - to directly image the phase coexistence and quantitatively determine the phase composition. These data have important implications for the interpretation of data from other experimental probes.