【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】超導態(tài)是庫珀對凝聚后形成的宏觀量子液體態(tài)，由包含能隙的大小(Δ)及相位(?)等超導序參量描述?；诔瑢騾⒘康募w激發(fā)模式的研究可以深入理解庫珀對的配對對稱性和軌道性質(zhì)，對探索研究多分量的新型超導體以及超導配對機制具有重大的意義。目前，與超導相關(guān)的超導集體激發(fā)模僅在在少數(shù)幾種常規(guī)超導體中被觀測到。但是，對于揭示及描述超導體中激發(fā)模與超導電性的普適關(guān)系，還需要研究更多超導體，尤其是研究新型多分量超導體中的超導集體激發(fā)模。這也是當前超導物理研究的挑戰(zhàn)之一。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心高鴻鈞院士研究團隊陳輝副研究員、博士生胡彬、耶郁晗與合作者首先研究了高質(zhì)量新型層狀籠目結(jié)構(gòu)超導體CsV3-xTaxSb5的低能電子態(tài)，給出了超導電性和低能集體激發(fā)模在不同Ta摻雜情況下的演化規(guī)律。其主要發(fā)現(xiàn)點如下：1. 在CsV3-xTaxSb5中觀測到兩種類型的超導能隙，分別具有各向異性和各向同性的能隙結(jié)構(gòu)。隨著引入Ta元素替換V元素，兩種超導能隙逐漸靠近并趨向一致，最后同步增大；2. 通過掃描隧道譜確認了在超導能隙尺度下低能集體激發(fā)模的存在，隨著Ta摻雜濃度的增大，長程電荷密度波逐漸減弱并在高摻雜的條件下完全被抑制，同時這一低能集體激發(fā)模的能量逐漸減小并遠離超導能隙；3. 給出了超導轉(zhuǎn)變溫度與這一低能集體激發(fā)模能量的反關(guān)聯(lián)關(guān)系，即越高的超導轉(zhuǎn)變溫度給出越低能的集體激發(fā)模；4. 提出了Higgs-Leggett機制，指出這一低能集體激發(fā)?？赡茉从诓煌瑢鋵Ψ至客ǖ乐械南鄬ο辔粷q落，并與超導能隙大小漲落的集體激發(fā)模相耦合。
該研究首次在原子尺度下發(fā)現(xiàn)了籠目超導中源于超導序參量的低能集體激發(fā)模式，對進一步研究籠目超導體的超導機理、超導電性與電荷密度波、配對密度波之間的關(guān)系，以及探索具有更高超導轉(zhuǎn)變溫度的新型多分量超導體具有重大的意義。
本工作受到了國家自然科學基金項目、科技部重點研發(fā)計劃和中國科學院的資助下。中國科學院物理研究所楊海濤研究員、趙振博士，美國波士頓學院Ziqiang Wang(汪自強)教授等也參與了本工作。相關(guān)成果以“Evidence of a distinct collective mode in Kagome superconductors”為題發(fā)表于Nature Commun. 15, 6109 (2024)。文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50330-z。
圖 “籠目”超導體中低能集體激發(fā)模. (左)CsV3-xTaxSb5中超導能隙與玻色模的觀測與分析；(右)多帶超導體中超導振幅模式與相位模式相互耦合的Higgs-Legget機制圖像。
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