王亚愚研究组在铁基超导体中准粒子干涉效应各向异性研究方面取得进展

2014年3月27日

王亚愚研究组在铁基超导体中准粒子干涉效应各向异性研究方面取得进展

非常规超导体通常具有复杂的电子相图,其中一些奇异的电子态和超导态交织在一起。理解这些奇异电子态的成因以及它们和超导态的关系是非常规超导体研究的重要课题。在铁基高温超导体中,与超导相交织的电子态是具有二次(C2)对称性的电子液晶相,而其与超导态的关系依然存在很大的争议。扫描隧道显微镜可以直接探测电子液晶相的性质,成为澄清此问题的理想实验工具。此前对铁基超导体母体的准粒子干涉实验直接证实了C2对称的电子液晶相的存在,但在超导样品中电子液晶相是否存在至今还没有定论。

最近,实验室博士研究生蔡鹏、阮威、周晓东和叶存等在导师王亚愚教授的指导下,与中国科技大学陈仙辉教授研究组和美国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对NaFe1-xCoxAs铁基高温超导体的准粒子干涉现象进行了系统的研究。他们发现母体中存在方向均沿着同一个Fe-Fe方向的哑铃状的局域杂质态,具有典型的C2对称电子液晶相特征。在欠掺杂样品中准粒子干涉图样依旧呈现四次(S4)旋转对称性的严重破缺,而且电子液晶态和超导相在实空间微观共存。然而,在最佳掺杂样品中他们发现电子无论在实空间还是动量空间都没有明显的S4对称性破缺,沿着两个Fe-Fe方向具有基本相同的色散关系。因此,随着电子掺杂浓度的增加,铁基超导体的电子结构变得越来越各向同性。特别是在超导转变温度在超导转变温度最高的最佳掺杂样品中没有观察到电子液晶态存在的证据,说明在铁基超导体中电子液晶相及其涨落对超导库珀对的形成并不重要。 这项实验工作直接揭示了电子液晶相和超导态之间的关系,为进一步澄清铁基超导的微观机制提供了新线索。

该研究成果以“Doping dependence of the anisotropic quasiparticle interference in NaFe1-xCoxAs iron-based superconductors”为题发表在Physical Review Letters 【112, 127001 (2014)】上。