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[超导基础理论和实验技术系列讲座(86)] 扫描隧道谱和量子杂质探测非常规超导体电子配对机制
时间: 2019年10月22日 09:30
地点: 188体育网投188体育滚球M楼234
报告人: 闻海虎 教授

南京大学物理学院 ,固体微结构国家重点实验室

报告摘要:

扫描隧道显微镜和隧道谱是基于量子力学的隧道效应而研发的原子分辨的探测仪器。其测量结果除了能够显示原子相,一级倒数dI/dV曲线能够给出局域电子态密度在空间的分布,二级倒数d2V/dI2能够给出电子与其他玻色子的相互作用。我将从量子力学的隧道效应和超导体的单电子隧道效应出发,介绍隧道显微镜和隧道谱在研究非常规超导机制中的应用。

超导体都是由电子库柏对的凝聚形成的,然而电子配对的原因会随体系不一样而变化。从超导态激发单电子需要一个最小能量,称为能隙Δ,它是动量的函数,直接反映两个配对电子的相互作用势。我们结合铁基和铜氧超导体中特定属性的量子杂质,测量其准粒子波的相干散射,判断能隙结构信息,对超导机理理解起到促进作用。

首先我们在Cu掺杂的铁基超导体Na(Fe,Co,Cu)As中,发现无磁性Cu杂质点周围出现的杂质束缚态,说明能隙符号相反,结合ARPES确定的费米面,推论是S±能隙结构[1]。在空穴掺杂的铁基超导体Ba1-xKxFe2As2中,我在能隙外观测到因为电子与波色模相互作用形成的异常峰[2],而且波色模能量与Tc成正比。在没有空穴费米面的 Li1-xFexOHFeSe中,我们利用准粒子相干散射的实验发现费米面由于套叠或杂化效应形成两套费米面,根据在不同能量下费米面片段出现的先后,判断两个能隙(Δ1≈14.3meV, Δ2≈8.6meV)分别属于哪个能带上面[3]。利用最近发展的相位敏感的准粒子相干散射技术,确定出来即便是这种只有电子费米面(没有空穴口袋)的系统,其能隙也会出现符号反转行为,因此统一了不同费米面构型的铁基超导体的超导机理问题[4]。我们还把这种相位敏感的准粒子相干散射技术用到Bi-2212铜氧化物超导体方面,发现与d-波对称性很好符合[5]。

References:

[1] Huan Yang, et al., Nature Communications 4, 2947 (2013).
[2] Zhengyu Wang, et al., Nature Physics 9, 42(2013).
[3] Zengyi Du, et al., Nature Communications 7, 10565 (2016).
[4] Zengyi Du, et al., Nature Physics 14, 134 (2018).
[5] Qiangqiang Gu, et al., Nature Communications 10, 1603(2019).

报告人简介:

闻海虎,南京大学教授、博士生导师、超导物理和材料研究中心主任。1991年188体育网投等离子体所博士毕业,1991-1993荷兰自由大学博士后, 1996-1998德国洪堡基金学者。长期从事超导和低温物理研究,在高温超导体磁通动力学、高温超导机理问题、非常规超导材料合成和物理性质研究方面获得一批成果。曾获国家自然科学一等奖(2013年,第四完成人)和二等奖(2004年,第一完成人),1998年获国家杰出青年基金支持,2000年获中国青年科技奖,2012年获聘教育部“长江特聘”教授,2013年评为美国物理学会会士,2016年入选国家“万人计划”领军人才。在SCI 杂志上发表论文 400 余篇,包括Nature Physics 4篇,Nature Communications 11篇,PRL/X 21篇,Science Advances 2 篇,H-index为52, 在国内外重要学术会议上作邀请报告过百场。任Physica C、npj Quantum Materials、Phylosophical Magzine、《物理》、中国科学PMA、Chinese Physics Letters的编委。科技部目标导向性超导973项目“高温超导材料和物理研究(2010-2015)”和国家重点研发项目“高温超导材料和物理研究(2016-2020)”首席科学家。

联系人:罗会仟(82649816, hqluo@iphy.ac.cn)


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