本报讯 近年来,中国科大陈仙辉教授团队结合多种测量与调控技术揭示钒基笼目超导中新颖的电子物态和丰富的演生效应,发现了三维电荷密度波诱导的电子向列序,揭示了压力诱导的电荷条纹相与非常规超导电性。越来越多的实验证据表明,这些电子有序态之间存在复杂交织和演化。因此,钒基笼目超导体AV3Sb5(A=K, Rb, Cs)提供了一个在弱电子关联背景下研究交织电子有序态以及物理机制的理想平台。
近日,陈仙辉教授团队与合作者通过角分辨光电子能谱(ARPES)、核磁共振(NMR)、扫描隧道显微镜(STM)与第一性原理计算(DFT)等多种技术手段,发现了CsV3Sb5体系中当锡掺杂达到一个较低的临界值时,系统中面内三重调制2×2电荷密度波长程序会突然演化为一种新颖的短程电荷条纹序,同时伴随着超导电性的强烈压制。相关研究成果12月1日发表在《物理评论X》上。
谱学测量表明上述条纹相沿某一个晶格方向呈现出近似3×1调制,诱导了准一维的笼目d能带与其折叠能带之间强烈的准粒子散射,并显著压制了费米能级附近的电子态密度。理论计算表明单向3×1调制对应了CsV3Sb5体系中一个隐藏的晶格不稳定性,它在未掺杂样品中并非能量最低态。锡掺杂在保持笼目晶格完整性的情况下,改变了面外面内晶格常数的比例,从而放大了这一不稳定性。笼目晶格中的非局域电子库仑作用进一步破坏了体系旋转对称性并导致低能态密度的压制。因此,该条纹相的出现与掺杂导致的隐藏晶格不稳定性以及电子的非局域库仑作用密切相关。
图:锡掺杂CsV3Sb5的相图和新型电荷条纹序的谱学证据
中国科大博士研究生淮琳崴、王竹莹、饶华琛和福州大学副教授韩玉磊为论文共同第一作者,中国科大教授吴涛、何俊峰、王震宇和陈仙辉为论文共同通讯作者。
(物理学院 合肥微尺度物质科学国家研究中心 科研部)