王亚愚研究组在铜氧化物超导体中库珀对密度波的研究进展

 

近年来在铜氧化物高温超导体欠掺杂区域的赝能隙态里,人们发现了很多新奇的电子态,包括电荷序、自旋序等。这些电子态本身的物理起源以及它们和赝能隙态乃至高温超导态的关系仍然处于探究之中,尚无共识。阐明普遍存在于各不同高温超导材料里的电荷序的机理,对于理解强关联电子体系以及高温超导机制有着重要的意义

最近,物理系低维量子物理国家重点实验室的博士研究生阮威、李昕彤等在导师王亚愚教授的指导下,与中科院物理所周兴江研究组和加州大学伯克利分校李东海教授合作,利用扫描隧道显微镜(STM)对极度欠掺杂的Bi2Sr2CaCu2O8材料(超导转变温度10 K)进行了实验研究。他们首先在超导转变温度以下发现了和超导体共存的电荷序。深入研究发现,虽然超导能隙的大小并没有显著的空间周期,但是超导相干峰强度和能隙深度在空间有明显的周期性调制,这表明库珀对在空间形成了密度波(PDW)。理论研究认为当PDW和高温超导共存时会诱发同样周期的电荷序,而他们确实观测到了PDW和电荷序具有相同的周期。此外,他们还观测到PDW和电荷序有同样的相位,意味着二者之间存在正相关性,这些都对理解PDW以及电荷序物理起源具有重要的作用。

 

 

这项工作首次利用单粒子谱同时测量到PDW和电荷序,其结果为揭示高温超导体赝能隙态中的PDW和电荷序的起源以及它们之间的相互关系提供了有价值的新线索。该研究成果以“Visualization of the periodic modulation of Cooper pairing in a cuprate superconductor”为题在线发表在9月17日的Nature Physics上。