成果与交流

研究进展

RESEARCH PROGRESS

SC3-Kagome FeGe中非常规电荷密度波的电荷动力学研究

Kagome晶格材料因其独特的几何阻挫结构、以及拓扑和强电子关联效应,为探索新兴量子现象提供了极具潜力的平台。在这一体系中,研究者已经发现了诸多新奇量子态,如量子自旋液体,狄拉克/外尔费米子,电荷密度波(CDW),电子向列相和非常规超导电性等。这些现象大多与Kagome电子能带具有共存的平带,范霍夫奇点和狄拉克点这一特性有关。通常情况下,Kagome材料的平带与范霍夫奇点之间存在较大的能量间隔,使得这类材料要么表现出与平带相关的磁性,要么是与范霍夫奇点相关的电荷序。然而,最近在反铁磁Kagome材料 FeGe中首次发现了电荷密度波序,并且观察到CDW转变伴随着磁矩的增强的现象,表明CDW与磁性之间存在很强的相互作用。更值得注意的是,与典型的Kagome金属(如CsV₃Sb₅)相比, FeGe的CDW响应表现出显著差异,暗示了一种新的物理机制。

SC3-手性磁体与超导体异质结中的斯格明子-超导磁通对

近些年来实验中观察到的具有实空间非平庸拓扑性的斯格明子与超导磁通的相互作用引起了人们极大的兴趣。理论上早就指出在手性磁体和超导薄膜的异质结构中斯格明子会与超导磁通产生相互作用而形成一种复合拓扑结构。在此类复合拓扑结构中,斯格明子的非共线交换场会影响超导序参量的对称性而导致拓扑超导电性的产生,超导电流和超导磁通也为低能耗操控斯格明子提供了一种新的途径。迄今为止,尽管有大量相关的理论工作,实验上尚未直接观察到此类斯格明子-超导磁通对的存在。

SC3-YFe2Ge2中的平带和重费米子态

电子平带由于其显著增强的电子关联,在新奇量子态和低能激发的产生方面有着巨大潜力。因此,近年来具有平带特性的材料备受关注,相关研究主要集中在几何阻挫晶格体系,如魔角石墨烯和Kagome材料等。在非几何阻挫材料中,电子平带的出现则体现出了更多的可能性。基于d电子材料的多轨道特性及其轨道选择性,大家期望在d电子系统中探索平带及其相关的重费米子态行为。例如,铁基超导体由于Fe 3d电子同时具有巡游和局域特征,以及Hund耦合促进的轨道选择电子关联,使其成为研究d电子系统中多种新兴量子现象的独特平台。YFe2Ge2由于具有与铁基超导体KFe2As2相似的非常规超导和异常重费米子态行为,同样受到大家的关注。尽管Hund和Kondo相关机制都被认为是YFe2Ge2中异常重费米子态的可能解释,但目前尚未有明确的定论。

SC7-角分辨光电子能谱探测非常规超导体的超导能隙符号

超导能隙对称性是理解超导微观机制的基础。超导能隙对称性的完全确定需要测量超导能隙的大小以及相位。对于传统的s波超导体,整个费米面上的超导能隙基本上大小相等,符号相同。

SC7-角分辨光电子能谱揭示双层镍氧化物La3Ni2O7中的轨道依赖电子关联

镍氧化物具有与铜氧化物相似的晶体结构和电子构型,被认为具有强关联效应,可能实现类似铜氧化物超导体的非常规超导电性,因此研究者们一直坚持在镍氧化物中探索超导电性。2019年斯坦福大学Harold Hwang研究组首次在无限层镍氧化物Nd1-xSrxNiO2薄膜中发现了接近15K的超导电性(Nature 572, 624–627 (2019)),引起了超导界的关注;接着,2023年中山大学王猛团队在块材双层镍氧化物La3Ni2O7单晶中发现了高压下超过液氮温度的接