王亚愚研究组在铁砷化合物绝缘相电子结构研究方面取得进展

2015年5月08日

王亚愚研究组在铁砷化合物绝缘相电子结构研究方面取得进展

铜氧化物和铁基超导体是两大类具有代表性的高温超导材料,建立二者之间的关联有可能为理解高温超导机理和探索新型超导材料提供有价值的线索。然而,这两个体系在电子结构上存在一个重要区别:铜氧化物的母体是莫特绝缘体,而铁砷化合物的母体是金属,因此针对二者的理论模型通常有截然不同的出发点。如果在铁砷化合物中也存在与铜氧化物电子结构相似的绝缘态,则该绝缘态或许可以成为联接两类高温超导体的桥梁。

最近,博士研究生叶存、阮威等在导师王亚愚教授的指导下,与中国科学技术大学陈仙辉教授研究组合作,利用扫描隧道显微镜对铜元素掺杂的铁砷化合物NaFeAs体系在超导-绝缘相变前后的电子结构进行了系统的研究。他们的实验结果表明,随着铜掺杂浓度的提高,该体系中巡游电子的谱权重逐步降低;在绝缘相中体系低能谱中出现了一个新的能隙,从而导致费米面上的剩余电子态密度被进一步压制。此外,NaFe1-xCuxAs体系绝缘相的电子谱形态与极度欠掺杂的Ca2-xNaxCuO2Cl2铜氧化物材料十分相似:它们都表现出强烈的电子-空穴不对称性,在费米面上都出现了低能能隙,能隙的大小及剩余电子态密度与局域掺杂浓度呈现出相似的关联。

这项工作揭示了铁砷化合物绝缘相的微观电子结构及其与铜氧化物超导体的相似性,意味着电子关联效应对铁基材料电子性质也可能产生重要影响。该研究成果以“Strong Similarities between the Local Electronic Structure of Insulating Iron Pnictide and Lightly Doped Cuprate”为题发表在Physical Review X 5, 021013 (2015)上。