İlerleme | FeSe süperiletkenlerindeki güçlü anizotropik süperiletken enerji boşluğunun yörünge kaynağı
Demir bazlı yüksek sıcaklık süperiletkenleri, tipik bir çoklu orbital sisteme aittir. Fe'nin beş 3d orbitalindeki (dxz, dyz, dxy, dx2-y2, dz2) elektronlar, düşük enerjili elektronik yapıların oluşumuna ve süperiletkenlik üretimine katılabilir. Bu çoklu yörünge özelliği, nematik faz, yörünge düzeni, yörünge seçimi Mott geçişi gibi birçok yeni fenomene ve egzotik özelliklere yol açar. Süperiletkenliğe yol açan belirleyici yörünge özelliklerinin belirlenmesi ve süperiletkenlik ile nematik faz ve yörünge seçimi arasındaki ilişki, demir bazlı süperiletkenlerin yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin kökenini anlamak için kritik öneme sahiptir. Demir esaslı süperiletkenler arasında en basit kristal yapıya sahip olan yığın FeSe süperiletken, 90K civarında nematik faz geçişi vardır ve düşük sıcaklıklarda uzun menzilli manyetik düzen yapısı yoktur, bu nedenle nematik faz, süperiletkenlik ve bunların ilişkilerini incelemek için ideal hale gelmiştir. sistemi. Bununla birlikte, FeSe'nin süperiletken enerji boşluğu yapısının ve yörünge özelliklerinin belirlenmesi, farklı deneysel yöntemlerle tartışmalı olmuştur. Açısal çözümlü fotoelektron spektroskopi teknolojisi, süper iletken enerji boşluğu yapısını ve elektronik durum yörünge özelliklerini ölçmek için en doğrudan deneysel yöntemdir. Bununla birlikte, dökme FeSe'nin düşük süper iletken geçiş sıcaklığı (~ 8K), açı çözümlemeli fotoelektron spektroskopisinin doğruluğu ve numune sıcaklığı konusunda son derece yüksek gereksinimlere sahiptir.
Zhou Xingjiang Araştırma Grubu, Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi / Yoğun Madde Fiziği Ulusal Araştırma Merkezi, PhD öğrencileri Li Cong, Huang Jianwei ve diğerleri ve Wu Xianxin'den Dr. Liu Defa (şu anda Max Planck Mikroyapı Fiziği Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı) Doktora (şu anda Almanya, Würzburg Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı), araştırmacı Hu Jiangping, akademisyen Xiang Tao ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacı Shi Youguo ve akademisyen Chen Xianhui, zaman-uçuş enerji analizörü, sisteme dayalı en son nesil lazer açısı çözümlü fotoelektron spektrometresini kullanıyor. Toplu FeSe'deki süperiletkenlik ve iz arasındaki ilişki incelendi ve demir bazlı süperiletkenlerin süperiletken mekanizmasını anlamak için önemli bilgiler sağlayan önemli sonuçlar elde edildi.
Çalışma, FeSe'nin düşük sıcaklıkta nematik fazda olduğunda, Brillouin bölgesinin merkezinde yalnızca güçlü bir anizotropik kavitasyon Fermi yüzeyi olduğunu buldu (Şekil 1). Bu, tüm demir bazlı süperiletkenlerde gözlenen en anizotropik Fermi yüzeyidir ve ana eksenin küçük eksene oranı 3'e ulaşır. Fermi yüzeyinin süper iletken enerji boşluğunun doğru ölçümü, süper iletken enerji boşluğunun da güçlü anizotropiye sahip olduğunu ortaya koydu (Şekil 2). Süperiletken enerji boşluğu, Fermi yüzeyinin kısa eksen yönündeki en büyüğüdür ve Fermi yüzeyinin uzun eksen yönü boyunca sıfıra meyillidir. Bu aynı zamanda tüm demir bazlı süperiletkenlerde gözlemlenen en anizotropik süperiletken enerji açığı yapısıdır. Bu tür süperiletken enerji boşluğu simetrisi, anizotropik s-dalgası ve d-dalgası formları veya basit p-dalgası formu ile tanımlanabilir.
Yörünge için farklı polarize ışığın seçiciliğini kullanarak, FeSe enerji bandının yörünge özelliklerinin incelenmesi, delik tipi Fermi yüzeyinin esas olarak dxz yörüngelerinden oluştuğunu ve dyz yörüngesinin, enerji bandıyla aynı hizada olan Fermi seviyesinin 20 meV altına itildiğini buldu. Hesaplamalar eşleşiyor (Şekil 3). Bu sonuçlar, süper iletken enerji boşluğunun dxz yörüngesinin oluşturduğu Fermi yüzeyinde üretildiğini ve dyz yörüngesinin Fermi seviyesinin altında bulunduğunu ve süperiletkenlik oluşumuna katılmadığını göstermektedir. Süperiletken enerji boşluğu ile dxz yörüngesi arasındaki ilişkinin daha fazla araştırılması, dxz yörüngesinin spektral ağırlığının ve etkin kütlesinin Fermi yüzeyinde de anizotropik davranış sergilediğini, en büyüğü uzun eksen boyunca ve en küçüğü kısa eksen boyunca ve süperiletken enerji ile gösterdi. Boşluklar bir anti-korelasyon ilişkisini göstermektedir (Şekil 4).
Bu çalışma, toplu FeSe'nin süperiletken enerji boşluğu yapısını ve Fermi yüzeyinin yörünge özelliklerini doğrudan ölçmüş, FeSe'deki süperiletkenliği, nematik faz oluşumunu ve yörünge karşılıklarını ortaya çıkarmış ve FeSe süperiletkenliğinin kökeninin anlaşılmasını sağlamıştır. Anahtar bilgiler. İlgili araştırma sonuçları, en son Physical Review X, Defa Liu ve diğerleri, FeSe Superconductor'ın Nematic Phase in Extremely Anisotropic Superconducting Gap Orbital Origin, Phys. Rev. X 8, 031033 (2018) 'de yayınlandı.
Yukarıda bahsedilen araştırma çalışması, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı ve Bilimler Akademisi Pilot B Projesi tarafından finanse edildi.
İlgili çalışma bağlantıları:
https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.8.031033
Şekil 1. 1.6K'da ölçülen tek alanlı FeSe'nin Fermi yüzeyi ve süperiletken enerji boşluğu.
Şekil 2. FeSe süperiletken enerji boşluğunun güçlü anizotropisi.
Şekil 3. FeSe'nin bant yapısı ve yörünge özellikleri.
Şekil 4. FeSe'de süperiletken enerji açığı ile dxz yörünge spektral ağırlığı arasındaki ters korelasyon.
Yayıncı: Salt and Pepper Cat Roll
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
