薛其坤研究组在铜氧化物高温超导体电子结构研究方面取得进展

2015年12月03日

铜氧化物高温超导体的超导机理是近30年来凝聚态物理的一个重大科学难题。而其中的赝能隙问题,作为高温超导机理研究的一个重要发现一直是该领域实验和理论关注的一个关键问题。

低维量子物理国家重点实验室博士研究生吕衍凤、王文琳、彭俊平、丁浩、王旸等在导师宋灿立、马旭村和薛其坤的指导下,利用氩离子轰击和臭氧气氛下退火技术,首次成功制备出了形成Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi-2212) 超导体的所有氧化物原子层(BiO、SrO和CuO2),并在此基础上利用原位的低温扫描隧道显微镜/谱系统地研究了它们各自的电子结构。他们发现,之前在真空解理得到的BiO表面上观察到的赝能隙起源于BiO本身,而与CuO2原子层超导或超导电性无关。SrO原子层在费米能级附近存在范霍夫奇点,表现为金属性,是电荷库层,而超导能隙仅仅存在于CuO2层。该工作对赝能隙的存在提出了严重的挑战,如果上述结果在其它铜氧化物高温超导体中得到进一步证实,将会对高温超导机理的解决具有重要的推动作用。

该研究成果以“Mapping the electronic structure of each ingredient oxide layer of high-Tc cuprate superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+d”为题发表在12月2日的Physical Review Letters上。

                                        

                                                                               上图为Bi-2212的晶体结构模型及其每一个原子层对应的电子结构