标题:物理所铁基超导体电荷动力学研究取得新进展
作者:wthwj
日期:2010-09-12 09:02
内容:
铁基超导体是凝聚态物理的前沿热点领域之一。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)王楠林研究员领导的小组在铁基超导体的母体和超导样品的电荷动力学方面继续进行深入研究，取得新的进展。
铁基超导体的一个主要特征是存在磁性与超导电性的竞争，当长程磁有序被一定程度抑制之后，出现超导电性。普遍认为，超导电性与磁性涨落密切相关，但对于磁有序的起源却有不同认识。铁基超导体母体的磁性最先被认为是由费米面叠套(nesting)驱动的自旋密度波有序态，但很快出现另外一种观点，即认为磁有序可能来自于局域自旋的反铁磁超交换相互作用。两种图像到底哪一个更合适，成为铁基超导研究领域有争议的一个主要议题，也涉及到认识铁基超导电性的出发点。在过去两年，王楠林小组通过对铁基超导体几个典型系统电荷动力学的深入研究，指出这两种效应均存在于铁基超导体系统之中，但对不同系统这两种相互作用对磁长程有序起的支配作用不同。
铁基超导体母体BaFe2As2和SrFe2As2分别在138K与200K发生磁性(并且同时伴随结构)相变，低温下进入反铁磁有序状态。该研究组在2008年进行的E//ab面光谱实验表明，上述磁有序相变伴随着费米面上能隙的打开，导致载流子数目与寿命的急剧变化。实验结果支持费米面叠套效应驱动的自旋密度波相变。特别是实验观察到两个不同大小的能隙特征，自然与体系存在多个费米面联系在一起【Phys.Rev.Lett. 101, 107004 (2008)】。
最近，该小组进一步研究了E//c轴的光反射谱。研究组的谌志国等博士生生长了c方向足够厚的BaFe2As2和SrFe2As2单晶样品并进行了c方向偏振的光反射谱测量，与ab面内的测量相比较，发现只有能量尺度较小的能隙可以清晰地观察到，而能量尺度较大的能隙特征则几乎消失。他们与戴希、方忠等理论研究人员合作对两个能隙的起源进行了深入分析，指认较大的能隙是由于二维柱状空穴型与电子型费米面间存在(π，π)波矢的叠套引起的，是驱动自旋密度波发生的原因。由于二维柱状费米面上电子的费米速度沿c方向分量很小，这些费米面上打开的能隙只能在ab平面清楚观察到。而小的能隙是由于产生自旋密度波后新的磁布里渊区跨过三维大费米面，在相交区域三维的大费米面上打开的，因而可在不同方向观察到，可以认为是形成自旋密度波的后果【Phys.Rev.Lett. 105, 097003 (2010)】。该实验进一步揭示，在122结构体系中电子巡游性在磁有序起源起支配作用，为认识铁基超导 ..
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