北理工團隊在Kagome超導(dǎo)配對研究中取得重要進展
發(fā)布日期：2023-04-26 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)物理學(xué)院姚裕貴教授、施訓(xùn)教授、王秩偉研究員團隊，與東京大學(xué)鐘益桂博士、Kozo Okazaki教授，中科院理論物理研究所吳賢新研究員，南方科技大學(xué)殷嘉鑫教授和瑞士保羅謝勒研究所Zurab Guguchia教授等人合作在《自然》雜志發(fā)表論文“Nodeless electron pairing in CsV3Sb5-derived kagome superconductors”，揭示了籠目超導(dǎo)體中穩(wěn)健的無節(jié)點超導(dǎo)能隙，為研究其超導(dǎo)配對機理提供了關(guān)鍵實驗依據(jù)。
超導(dǎo)是凝聚態(tài)物理中的重要前沿領(lǐng)域，在其百年的研究歷程中，闡明超導(dǎo)微觀機理和探索常溫常壓超導(dǎo)體是科研人員的不懈追求。由于籠目晶格的獨特幾何特征以及與之伴隨的新穎電子特性，近年發(fā)現(xiàn)的籠目超導(dǎo)體成為探究復(fù)雜電子序中的超導(dǎo)態(tài)的又一類新平臺。為了闡明其中的超導(dǎo)電性及其與多相之間的合作或競爭關(guān)系，一個關(guān)鍵但尚缺乏共識的問題則是確定超導(dǎo)能隙對稱性。
在該工作中，研究人員利用高分辨的角分辨光電子能譜儀在極低溫環(huán)境下對CsV3Sb5系列超導(dǎo)體開展了精確的譜學(xué)研究，從動量空間對全部費米面的超導(dǎo)能隙結(jié)構(gòu)進行了反復(fù)測量和仔細(xì)分析，首次直接揭示了其中無節(jié)點的超導(dǎo)能隙（圖1），消除了學(xué)界對該問題的持續(xù)爭議。
進一步地，研究人員通過細(xì)致的化學(xué)替換，將部分釩原子可控地替換為同族更大的鈮或鉭原子，從而精確調(diào)控超導(dǎo)序和電荷密度波序（圖2）。通過對相圖中有無電荷密度波序的區(qū)域進行比對研究，發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)能隙均顯示為無節(jié)點和各向同性（圖3）。如此穩(wěn)健的能隙結(jié)構(gòu)極大縮窄了超導(dǎo)配對對稱性的候選范圍，同時結(jié)合繆子散射實驗發(fā)現(xiàn)該超導(dǎo)態(tài)破壞時間反演對稱性，指向了 d + id 波超導(dǎo)配對的可能性。
該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、北理工青年教師學(xué)術(shù)啟動計劃等項目的支持。
圖1.Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5超導(dǎo)能隙的高精度譜學(xué)特征（左）及其動量依賴關(guān)系（右）
圖2.CsV3Sb5體系中元素替換的超導(dǎo)相圖
圖3.CsV3Sb5體系中穩(wěn)健的無節(jié)點超導(dǎo)配對
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05907-x
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