《非常規超導體中電子與晶格元激發的散射譜學研究》是依託北京大學，由李源擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非常規超導體中電子與晶格元激發的散射譜學研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：李源
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非常規超導是一類無法用傳統超導的BCS理論解釋的巨觀量子現象，其典型特徵包括較高的超導臨界溫度Tc，非簡單s波的超導序參量、較大的超導能隙/Tc比值等。目前所發現的非常規超導材料普遍表現出電子自旋的反鐵磁關聯，因此深入理解反鐵磁類的自旋漲落以及與之相關的元激發譜，將很可能是解決非常規超導機制問題的關鍵。在申請人前期實驗工作的基礎上，本項目將採取中子散射和拉曼光譜實驗手段相結合的方法，對幾類具有代表性的非常規超導材料中電子和晶格的元激發譜進行系統的研究。研究內容主要包括：1、非常規超導體中高能量反鐵磁自旋激發隨摻雜、溫度的變化以及與超導電子配對有關的反饋效應；2、拉曼光譜探測自旋激發時的共振增強效應以及各點群對稱性表示下的電子拉曼信號所包含的物理信息；3、銅氧和鐵基超導體中可能存在的電子-晶格混合激發模式；4、其他結構的非常規超導材料中聲子、電子元激發與超導之間的關係。
結題摘要
在本項目的支持下，我們主要使用了拉曼光譜、X射線散射、以及非彈性中子散射這幾種實驗技術，深入研究了一系列高溫超導材料，以及幾種雖然並不超導、但可能具有與高溫超導材料相似的物理內涵的材料。研究內容和成果主要集中在幾個方面： （1）若干種超導、金屬、絕緣體材料中的自發電荷有序現象。我們使用共振X射線散射實驗在汞系銅氧化物高溫超導材料中首次觀察到了電荷有序；作為比較，我們研究並從微觀上澄清了典型派爾斯電荷密度波材料ZrTe3中的電荷有序與電-聲子耦合機制的關係，莫特絕緣體CaMn7O12中的電子軌道序與晶格軟模之間的關係，以及CuBr2中的疑似電荷有序現象背後的微觀機理。 （2）鐵基超導材料中與向列序相關的晶格與電子元激發。隨著向列序的形成，聲子頻率發生退簡併行為，伴隨著電子能帶的重組。藉助於拉曼光譜較高的能量解析度，我們運用聲子退簡併的行為判定了相圖中的向列序邊界，測定了材料磁性對向列序的影響，並首次觀察到了磁性四方相中的新電子能隙。 （3）鐵基超導材料中低能量磁性元激發的各向異性特徵以及對超導配對的回響。通過一系列非彈性中子散射實驗，我們揭示了BaFe2As2中自旋激發縱模的存在，它表明巡遊電子對磁性有不可忽略的貢獻；觀察到了FeSe中強烈的自旋激發各向異性，它表明自旋-軌道耦合對磁性具有重要影響；觀察到了(LiFe)OHFeSe中的具有各自溫度特徵的磁性元激發，暗示著材料中可能存在兩種不同的超導配對機制。 （4）具有拓撲能帶結構的自旋激發。通過理論分析，我們提出了在一大類反鐵磁材料中可能存在有具備拓撲能帶特徵的自旋激發，並針對Cu3TeO6這種材料進行了確切的理論預言。在後續的中子散射實驗中，我們首次觀察到了自旋波能帶中的狄拉克點，直接證實了我們的預言。 這些研究成果對解決相關領域中的重要科學問題具有直接意義，深化了我們對超導和關聯電子材料中的物理規律的理解。
