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氧化物高温超导体中超导序和竞争序共存的实验

发布时间:2017-12-03 阅读:

  高温氧化物超导体中超导和竞争态共存的实验证据

  就固体能带而言,氧化物超导体(如La2CuO4)的前驱体材料应该是半填充金属。然而,由于强烈的电子依赖效应,它表现出绝缘性,被称为莫特​​型绝缘体。通过空穴(或电子)掺杂这样的主体,可以实现导电性,并且在每个铜位点掺杂0.05个铜孔之后,发生超导性。随着掺杂的进行,反铁磁相,电荷有序相和超导电性等竞争也会发生。这些竞赛序列之间的关系一直是这方面关注的核心问题之一。在动量空间中,出现与所谓节点附近的超导性直接相关的带隙,以及在节点区域内的较大能隙。这两个能隙之间的关系到目前为止还是个谜。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室文海湖队近年来潜心研究高温超导体单晶的生长和物理性能,其生长的铋基单晶质量达到国际先进水平水平[HQ Luo et al。 ,J.Crys。增长305,222(2007); Supercond。 SC。技术。 21,125024(2008)]。他们以这些高质量的单晶为基础,与美国波士顿学院的丁宏教授(现在回国工作)和Madhavan的教授团队 - 日本东北大学的高桥教授团队合作。结合扫描隧道谱(STM)和高分辨率角分辨光电谱(ARPES)测量,在实际空间和动量空间中,发现两个能级共存,发现两者能量密切相关。具体如下:在La掺杂的Bi2Sr2CuO6(Tc = 32K)单晶上,STM测量结果表明两个能量特征共存,一个小的能量(Δs≈12meV)对应于超导相干峰的位置,而大的能量级出现在Δp≈33meV左右。同时,还观察到过掺杂的单晶(Tc = 16K)。这两个能隙也被观察到,并且都减少(Δs≈8meV,Δp≈21meV)。有趣的是,在角度分辨率光电子谱上方还观察到两个能级,低于Tc,跟随费米弧朝向节点的反节点,并且增加能隙以满足标准的d波能隙函数。 (通过将低温数据与上述Tc数据分开而获得)。这个带隙是在超导温度以上消失的超导间隙。另外,在反节点附近,他们看到了大约35meV的能量级别,高于和低于Tc。所以在现实空间和动量空间看到两个能级,相应的超导间隙越小,伪距就越大。伪能隙可以对应于电荷密度波的阶数,但是考虑到两个能隙之间的正相关性,这表明两个能隙可能来源于相同的来源。另一种可能性是大能隙对应于成对电子形成的电荷序列。这项工作表明,节点附近的超导缝隙与反节点附近的近似伪缝隙有关。这个结论与文海et等人早期的比热测量结论是一致的。 [H。 H.Wen等,Physical Review B 72,134507(2005); 70,214505(2004)]。这项工作发表在“物理评论”[J. H. Ma等人,Physical Review Letter 101,207002(2008)]这项工作是由科学技术部973项目,中国科学院创新项目和国家自然科学基金资助的。

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