Antiferromagnetism and Superconductivity in quasi-one-dimensional conductors, a renormalization group study
Antiferromagnétisme et supraconductivité dans les conducteurs quasi-unidimensionnels, étude par renormalisation
Résumé
We study antiferromagnetism and superconductivity in quasi-one-dimensional Fermi systems. We start from a two-dimensional anisotropic Hubbard model. The phase diagram is established using the functional renormalization group. We obtain a crossover from a one-dimensional regime at high temperature to a two-dimensional regime at low temperature. Within the latter, spin and charge fluctuations can stabilize the following phases, depending on the nesting of the Fermi surface and the effective range of electron-electron interactions: Antiferromagnetism, singlet d-wave superconductivity, triplet f-wave superconductivity, or a charge density wave. These results are compared to experiments on the organic conductors (TMTSF)_2X (the Bechgaard salts). Recent experiments on these materials could indicate the existence of triplet superconductivity next to the antiferromagnetic phase. We also study the effect of an additional potential with double periodicity in a direction perpendicular to that of maximum conductivity. Such a potential is present in (TMTSF)_2ClO_4. In this case, there are two bands at the Fermi level. Several Fourier components of the spin fluctuations compete, and some of them are coupled. The same applies to the superconducting fluctuations. The resulting phase diagram is very rich. It contains two antiferromagnetic and two superconducting phases, one being predominantly d-wave and the other predominantly g-wave.
Nous étudions l'antiferromagnétisme et la supraconductivité dans les systèmes fermioniques quasi-unidimensionnels à partir du modèle de Hubbard bidimensionnel anisotrope. Le diagramme de phases est obtenu en utilisant une approche de groupe de renormalisation fonctionnelle. Nous mettons en évidence l'existence d'un passage entre un régime unidimensionnel à haute température et un régime bidimensionnel à basse température. Dans ce dernier, selon les propriétés d'emboîtement de la surface de Fermi et la portée effective de l'interaction entre électrons, les fluctuations de spin et de charge peuvent induire une phase antiferromagnétique, une phase supraconductrice singulet de symétrie d, une phase supraconductrice triplet f ou une onde de densité de charge. Ces résultats sont comparés aux résultats expérimentaux obtenus dans les conducteurs organiques (TMTSF)_2X de la famille des sels de Bechgaard, qui pourraient indiquer l'existence d'une phase supraconductrice triplet au voisinage de la phase antiferromagnétique. Nous étudions également l'effet d'un potentiel supplémentaire de période double dans la direction perpendiculaire à celle de forte conductivité, situation réalisée dans le composé (TMTSF)_2ClO_4. Il y a dans ce cas deux bandes électroniques au niveau de Fermi. Plusieurs composantes de Fourier des fluctuations de spin sont alors en compétition, et parfois couplées. C'est également vrai pour les fluctuations supraconductrices. Il en résulte un diagramme de phases très riche, comprenant deux phases antiferromagnétiques et deux phases supraconductrices, l'une de symétrie dominante d, l'autre g.