發(fā)布時(shí)間：2017-12-16 05:02

  本文關(guān)鍵詞：銅基和鐵基高溫超導(dǎo)體電子相圖的掃描隧道顯微學(xué)研究

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【摘要】：研究高溫超導(dǎo)機(jī)理的困難之一在于其正常態(tài)難以描述,特別是高溫超導(dǎo)在電子態(tài)相圖中與其他奇異電子態(tài)相互交織。換言之,這些電子態(tài)的起源與它們和超導(dǎo)的關(guān)系對(duì)揭示高溫超導(dǎo)機(jī)理至關(guān)重要。大多數(shù)電子態(tài)研究缺少空間分辨能力,電子態(tài)相圖中一些關(guān)鍵區(qū)域并不明確。本論文利用掃描隧道顯微鏡在原子級(jí)尺度直接觀測(cè)電子結(jié)構(gòu)和電子序,重新審視銅基和鐵基高溫超導(dǎo)體的電子態(tài)相圖。在鐵基超導(dǎo)體中,與超導(dǎo)交織的態(tài)有反鐵磁序和各向異性的電子向列相。對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的K_xFe_ySe_2超導(dǎo)體,在原子級(jí)分辨的FeSe表面,我們觀測(cè)到了超導(dǎo)能隙,令人意外的是,這個(gè)表面同時(shí)存在著2~（1/2）×2~（1/2）電荷密度調(diào)制。我們指出這個(gè)電子超結(jié)構(gòu)可能是源于鐵原子磁矩形成的反鐵磁序。同時(shí),這個(gè)表面并沒(méi)有眾所期待的鐵空位,意味著樣品存在相分離,也說(shuō)明鐵空位并非K_xFe_ySe_2超導(dǎo)的必要條件。我們利用準(zhǔn)粒子干涉(QPI)技術(shù)研究鐵基超導(dǎo)體中電子態(tài)的各向異性,揭示它和超導(dǎo)的關(guān)系。母體中存在均沿著同一個(gè)Fe-Fe方向的啞鈴狀的局域雜質(zhì)態(tài),具有典型的C2對(duì)稱電子液晶相特征。在欠摻雜樣品中QPI圖樣依舊呈現(xiàn)四次(S_4)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的嚴(yán)重破缺,而且電子液晶態(tài)和超導(dǎo)相在實(shí)空間微觀共存。然而,在最佳摻雜樣品中,電子在實(shí)空間、動(dòng)量空間都沒(méi)有明顯的S_4對(duì)稱性破缺。因此,隨著電子摻雜濃度的增加,鐵基超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越各向同性。特別是在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度最高的最佳摻雜樣品中沒(méi)有觀察到電子液晶態(tài)存在的證據(jù),說(shuō)明在鐵基超導(dǎo)體中電子液晶相及其漲落對(duì)超導(dǎo)庫(kù)珀對(duì)的形成并不重要。對(duì)于銅氧化物超導(dǎo)體的電子態(tài)相圖,本文主要研究絕緣的反鐵磁相的電子態(tài)隨摻雜的演化。我們直接觀察到莫特絕緣體的大能隙,電荷摻雜導(dǎo)致了高能Hubbard帶的譜重轉(zhuǎn)移到了大能隙中間的低能電子態(tài)。隨著摻雜濃度的升高,在費(fèi)米能級(jí)附近出現(xiàn)了像贗能隙的譜形,同時(shí)出現(xiàn)了棋盤(pán)狀電荷序,并連續(xù)演化到超導(dǎo)區(qū)域。贗能隙比電荷序出現(xiàn)的摻雜濃度低,贗能隙并非電荷序形成引起。在絕緣反鐵磁相和超導(dǎo)相都出現(xiàn)了相同的電荷序,為理論探索提供很好的邊界條件。最重要的是,摻雜母體莫特絕緣體時(shí),銅氧化物先成為電荷有序絕緣體,費(fèi)米面和高溫超導(dǎo)進(jìn)一步從這里演生出來(lái)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O511.3

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本文編號(hào)：1294751