今日Nature：電子摻雜氧化銅超導體中的三維空間電荷激發

cc 5年前 (2018-10-31) 2652瀏覽

【前言】

高溫氧化銅超導體由堆疊的CuO2組成，電子帶結構和磁激發主要是二維的，但超導相干性是三維的。這種二分法強調了面外電荷動力學的重要性。目前研究人員已經發現，在光學可達到的有限動量范圍內，面外電荷動力學在正常狀態下是非相干的。

【成果簡介】

今日，來自斯坦福大學的Z. X. Shen, T. P. Devereaux,和W. S. Lee（共同通訊）聯合在Nature發表文章，題為“Three-dimensional collective charge excitations in?electron-doped copper oxide superconductors”。作者使用共振非彈性X射線散射來探索布里淵區所有三維空間的電荷動態。電子摻雜氧化銅激發(模式)的極化分析揭示了它們的電荷來源。激發沿著面內和面外兩個方向擴散，這揭示了它的三維性質。面外分散的周期性對應于相鄰CuO2平面之間的間距，而不是晶體c軸晶格常數，這表明面外庫侖相互作用是相干面外電荷動力學的原因。作者觀察到的特性是渴望已久的“聲等離子體激元”的特征，這是分層系統預測的不同電荷集合模式的一個分支，并被認為在調解高溫超導性方面將發揮重要作用。

【圖文導讀】

圖1. 層狀電子氣中的等離子體激元以及電子摻雜氧化銅的電荷激發1

圖2. 區域中心的激發三維性2

圖3. 面外等離子體激元分散3

圖4.摻雜與等離子體激元的關系4

【總結】

作者集中研究在以前在電子摻雜氧化銅Nd2?xCexCuO4 (NCCO) (x = 0.15)和Sr1?xLaxCuO2中通過共振非彈性X射線散射發現的神秘的“區域中心”激發。在一個不同的電子摻雜氧化銅族La2?xCexCuO4 (LCCO) (x = 0.175)中，作者解析了類似于NCCO在典型面內動量轉移時的光譜特征，這表明了這種集體模式在電子摻雜氧化銅中的普遍性。關于其起源的推測包括帶內躍遷、量子相位的集體模式和等離子體激元。盡管該模式被懷疑是電荷屬性的，但由于在以前的測量中無法區分電荷和磁激發，因此無法進行明確的評估

文獻鏈接：Three-dimensional collective charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors, (Nature, 2018, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0648-3)

本文由材料人編輯部學術組Z,Chen供稿，材料牛整理編輯。

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