Superconductivity of a mixture of local pairs and quasi free electrons

¹ Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, C.N.R.S., BP 166 X, 38042 Grenoble Cedex, France
² Permanent address, Institute of Physics, A. Mickiewicz University, Poznan, Poland

Abstract

We examine the superconducting properties of a mixture of wide band electrons and real space pairs of electrons coming from a very narrow band. A charge-exchange between these two species of electrons gives rise to dynamical concentration fluctuations (charge disproportionation) and leads to a superconductivity which is mutually induced in the two subsystems. One of the major features of the superconducting state is the appearance of a gap in the single particle spectrum of the wide band electrons and a collective excitation branch arising from the local pairs which falls inside this single particle gap. As a consequence the specific heat near the critical temperature is a superposition of a BCS like behaviour and a λ-like contribution. We discuss qualitatively how such a model interpolates between the purely local pair system and a classical BCS one.

Résumé

Nous examinons les propriétés supraconductrices d'un mélange d'électrons appartenant à une bande large et d'un mélange de paires d'électrons appartenant à une bande très étroite. Un mécanisme d'échange de charge entre ces deux types d'électrons donne lieu à des fluctuations de concentration (dismutation de charge) conduisant à une supraconductivité mutuellement induite dans les deux sous-systèmes. Une des caractéristiques remarquables de l'état supraconducteur est l'apparition d'un gap dans le spectre d'excitations des électrons de la bande large, à l'intérieur duquel se manifeste une branche d'excitations collectives provenant des paires locales. Il en résulte une chaleur spécifique qui est une superposition de deux contributions : une qui ressemble à un comportement BCS et une qui est du type λ. Nous discutons qualitativement pour savoir comment un tel modèle interpole entre un système de paires locales et un supraconducteur du type BCS.