The characteristic pseudogap temperature T* in Bi2Sr2CaCu2O8 system has been systematically evaluated as a function of doping, especially focusing on its overdoped region, by measuring the out-of-plane resistivity under the magnetic fields. Overdoped samples have been prepared by annealing TSFZ-grown Bi2Sr2CaCu2O8 single crystals under the high oxygen pressures (990 kgf/cm2). At a zero field, the out-of-plane resistivity showed a metallic behavior down to Tc (= 62 K), while under the magnetic fields of over 3 T,it showed typical upturn behavior from around 65 K upon decreasing temperature. This result suggests that the pseudogap and superconductivity are different phenomena.
Wang-MacDonald d-wave vortex cores observed in heavily overdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
低磁场扫描隧道光谱的个别Abrikosov涡在重度过掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$揭示了一个明确的d波电子结构的涡核,与零偏置电导峰分裂的涡中心,随着距离的增加,从核心。我们表明,以前报道的非常规电子结构,包括低能量棋盘电荷秩序的涡旋晕和零偏置电导峰的情况下,在涡旋中心,是直接的后果短涡间距离和随之而来的涡涡相互作用在早期的实验中盛行。
Observation of room-temperature spontaneous phase segregation in overdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+x}
用高灵敏度交流磁强计测量了{ \rm Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$ }单晶的超导转变花样,研究了其相不均匀性的发生和发展。我们发现,过掺杂的{ \rm Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$ }单晶,即使它们是单相后,立即高温退火过程,显示出逐渐明显的多个超导转变随着时间的推移,因为它们被保持在室温下在干燥的空气气氛中。结果表明,晶体中的氧掺杂剂在室温下仍然是可移动的。这些掺杂剂倾向于重新排列,从而在一周或两周左右的特征时间尺度上形成不同的相。此外,在新的隔离相的抗磁化循环是非常弱的,大概是由于存在额外的不均匀性下降到纳米尺度。我们的研究结果还表明,最佳掺杂的{ \rm Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$ }晶体似乎能够保持在一个单一的阶段随着时间的推移。
Circular dichroism and bilayer splitting in the normal state of underdoped (Pb,Bi)$_2$Sr$_2$(Ca$_x$Y$_{1-x}$)Cu$_2$O$_{8+δ}$ and overdoped (Pb,Bi)$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
Local Ordering in the Pseudogap State of the High-T$_c$ Superconductor Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
本文报道了高温$_c$超导体Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$中赝能隙态的原子尺度特性。在赝能隙内的低能量的电子状态表现出空间调制具有能量无关的无公度周期性。这些图案,这是沿着铜-氧键方向取向,似乎是一个电子有序现象的结果-观察相关的电子态密度的赝隙。我们的研究结果提供了一个严格的测试,在铜酸盐,这一直是在这些化合物的pseudogap和复杂的电子相图的性质的辩论中的核心的各种订购方案。
Origin of positive out-of-plane magnetoconductivity in overdoped Bi$_{1.6}$Pb$_{0.4}$Sr$_{2}$CaCu$_{1.96}$Fe$_{0.04}$O$_{8+δ}$
为了阐明赝能隙相图,包括过掺杂状态的高转变温度(高- $T_c$)的铜酸盐,我们必须了解的起源,观察到这些化合物的积极的面外磁导率(MC)。为此,在高达60 T的脉冲磁场下测量过掺杂的Bi $_{1.6}$ Pb $_{0.4}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{1.96}$ Fe $_{0.04}$ O $_{8+δ}$(Bi-2212)单晶的面外电阻率$ρ_c(T,H)$。我们发现,除了赝能隙效应外,超导态密度(DOS)的耗尽效应在超导态的涨落区之下明显地出现,并且贡献在超导态中占主导地位。
Tunneling spectra of submicron Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ intrinsic Josephson junctions: evolution from superconducting gap to pseudogap
本文给出了近最佳掺杂亚微米Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$本征约瑟夫森结的隧穿谱,并在超导能隙演变为赝能隙的区域进行了研究。使用Norman { \it et al.}提出的自能模型分析光谱,其中考虑了准粒子散射率$Γ$和对衰变率$Γ_Δ$。从该模型导出的态密度具有熟悉的Dynes形式,其中用$γ_+$ =($Γ$ + $Γ_Δ$)/2简单地替换$Γ$。通过拟合实验光谱得到的$γ_+$参数显示出大致线性的温度依赖性,这对$Γ$和$Γ_Δ$之间的关系提出了很强的约束。我们从隧穿和角分辨光电子能谱实验中讨论和比较了赝能隙相中的费米弧行为。我们的结果表明,两个实验之间的一个很好的协议,这是有利于前体配对的赝能隙的观点。
Pseudogap Behavior Revealed in Interlayer Tunneling in Overdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+x}$
我们报告的热补偿层间隧道光谱(ITS)进行堆叠过掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$本征结,其中大部分的偏压引起的加热在ITS被消除。的赝能隙(PG)的起始温度,显示在驼峰结构的电子激发光谱,达到近室温的过掺杂本征结,这代表了真正的PG发病。在低于但接近$T_c$的温度下,超导相干峰和赝能隙峰共存,这意味着这两个能隙是不同的起源。在$T_c$以下的峰电压随着超导能隙电压的增加而增加,由此得出结论:在我们的ITS中,$T_c$以下的峰结构是由两种不同特征的准粒子谱权的联合贡献引起的:一种是超导态,另一种是靠近波腹区的PG态。
Doping Dependencies of Onset Temperatures for the Pseudogap and Superconductive Fluctuation in Bi$_{2}$Sr$_{2}$CaCu$_{2}$O$_{8+δ}$, Studied from both In-Plane and Out-of-Plane Magnetoresistance Measurements
为了研究赝能隙和超导性之间的关系,我们测量了氧控制的Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$单晶在高达17.5 T的磁场(平行于$c$轴)下的面内($ρ_{ab}$)和面外($ρ_c$)电阻率。的起始温度的波动,$T_{scf}$,是由大的正的平面内磁阻(MR)和负的平面外MR附近观察到的$T_c$确定,而赝隙开放温度$T^*$是由零场$ρ_c$的反转。发现$T_{scf}$与$T_c$大致成比例,在掺杂时它们之间的温度间隔减小。另一方面,$T^*$开始时比$T_{scf}$高得多,但在掺杂时单调下降;最后,在重度过掺杂状态下,在$T_{scf}$以上未观察到$T^*$。这些结果表明,赝能隙不是一个简单的超导性的先驱,但需要进一步的研究,以确定是否存在$T^*$低于$T_{scf}$在重度过掺杂状态。
Unambiguous connection between the Fermi surface topology and the pseudogap in Bi$_{2}$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+d}$
用电子喇曼散射(ERS)和角分辨光电子能谱(ARPES)研究了过掺杂Bi $_{2}$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+d}$中赝能隙的行为.使用这两种技术,我们发现,与超导能隙,赝间隙相关的反键带消失以上的临界掺杂p $_c$ = 0.22。同时,我们从ARPES测量结果表明,费米表面的反键带是空穴状低于pc和成为电子状以上的p $_c$。这表明赝能隙的出现依赖于Bi $_{2}$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+d}$中费米面的拓扑结构,更一般地说,对赝能隙相的理论提出了强的约束.
Disappearance of Superconductivity Due to Vanishing Coupling in the Overdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
在高温铜氧化物超导体中,超导性伴随着“过多的秩序”,以及可能与超导性竞争或合作的现象,但这肯定会使我们对这些材料中超导性起源的理解变得复杂。虽然在欠掺杂状态下很突出,但已知这些顺序会随着过掺杂而显著减弱或完全消失。在这里,我们从更传统的高度过掺杂的一面接近超导相。我们提出了角分辨光电子能谱(ARPES)的研究Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$(Bi 2212)单晶解理和在臭氧中退火,以增加掺杂的所有方式的金属,非超导相。我们表明,在费米表面的波腹区域的质量重整化,与准粒子自能的结构,这可能反映了配对相互作用,单调减弱,随着掺杂的增加,完全消失,正是超导性消失。这是直接的证据表明,在过掺杂制度,超导电性是由耦合强度。一个强的掺杂依赖性和突然消失以上的转变温度($T_{\mathrm c}$)消除所观察到的质量重整化的传统声子机制,并确定其可能的起源自旋波动的发病。
Interplay between Superconducting and Pseudogap States Revealed by Heating-Compensated Interlayer Tunneling Spectroscopy on Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+x}$
热补偿层间隧穿谱是在Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$本征结的叠层上进行的。在温度和磁场变化的情况下,不考虑局部加热的高精度谱表明,形成超导相干峰的谱权主要来自赝能隙态驼峰结构的凹陷位置。观察到的U形子带隙结构与参考文献[17]中提出的结中Cu-O双层之间的加权波腹隧穿一致。
Intrinsic Tunneling Spectra of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ near Optimal Doping
我们报道了近最佳掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$本征约瑟夫森结的隧穿光谱,面积为0.09 $μ$ m $^2$,这避免了以前的隧穿实验中的一些基本困难,并允许稳定的温度依赖性测量。d波Eliashberg分析表明,在4.2 K的光谱可以很好地拟合考虑电子耦合到玻色子磁共振模式和一个广泛的高能量连续。在$T_c$以上,光谱显示出持续到230 K的明显赝能隙,并且可以看到交叉,表明在$T_c$以上存在两个不同的赝能隙相。在分析中讨论了本征电子隧穿性质。
Negligible Normal Fluid in Superconducting State of Heavily Overdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ Detected by Ultra-Low Temperature Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Effects of the pseudo-gap on the field-induced kinetic energy density of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ single crystals
我们报告的磁化实验中,我们得到的场致动能密度,$E_k$,在超导相的几个Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$单晶样品。的动能大小的变化,根据的特征减少的赝隙产生的单电子态密度在欠掺杂的限制。此外,$E_k$在特定空穴密度$p\sim0.18$处出现的显著峰与由于赝能隙闭合引起的van Hove奇点有关。我们还提取了超流密度,$ρ_s$。我们得出结论,$E_k$和$ρ_s$与赝能隙尺度有关.该结果被理解为Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$铜酸盐化合物中超导性和赝能隙现象共存的证据。
Bilayer Splitting in the Electronic Structure of Heavily Overdoped Bi2Sr2CaCu2O8+d
用角分辨光电子能谱研究了重掺杂Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的电子结构.在正常态和超导态下都观察到了双层能带分裂,这与双层哈伯德模型的计算结果定性一致.正常态特征的最大双层能量分裂约为88 meV,而超导峰的最大双层能量分裂仅为20 meV。这种反常行为与准粒子图像是不一致的。
Nematic Fluctuations in the Cuprate Superconductor Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
在它们的相图中建立量子临界点的存在和性质是高温超导铜氧化物的核心谜团。它可以解释它们的赝能隙和奇怪的金属相,以及最终它们的高超导温度。然而,尽管在几种非常规超导体中存在与量子临界点相关的无处不在的临界涨落的确凿证据,但在铜氧化物中,它们至今仍未被发现。在这里,我们使用铜酸盐Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$中的电子拉曼散射,报告观察到增强的电子拉曼涨落附近的赝能隙相的端点。虽然我们的数据暗示可能存在一个初始的量子临界点,掺杂的依赖性的量子波动偏离一个典型的量子临界情况显着。观察到的不稳定性,而似乎是绑定到一个范霍夫奇点的存在下的能带结构。
Bipartite electronic superstructures in the vortex core of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
将磁场施加到II型超导体上,引入了量子化的涡旋,这些涡旋局部地淬灭了超导性,这为研究可能与超导性竞争的电子序提供了一个独特的机会。尤其是在铜氧化物超导体中,超导性、赝能隙和空间对称性破缺之间的相互关系引起了人们的广泛关注。在这里,我们观察到的能量和动量依赖的双组分电子超结构的涡旋核心的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$使用光谱成像扫描隧道显微镜(SI-STM)。在低能量范围内的节点Bogoliubov准粒子是定义良好的,我们表明,准粒子散射的旋涡产生的电子超结构被称为“涡棋盘”。在赝能隙发展的高能区,涡旋放大了零场中存在的空间对称性破缺的模式。这些数据揭示了典型的d波超导电性节点附近,但超导电性和破缺的空间对称性状态的腹附近的竞争。
Low-temperature T$^{2}$ resistivity in the underdoped pseudogap phase versus T-linear resistivity in the overdoped strange-metal phase of cuprate superconductors
Role of bosonic modes in the mechanism of high temperature Bi$_{2}$Sr$_{2}$CaCu$_{2}$O$_{8+δ}$ superconductors using ultrafast optical techniques
利用超快光学技术研究了Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$中电子-玻色子耦合常数$λ$随空穴掺杂的变化关系.在过掺杂区,我们观察到($λ$)和超导转变温度$T_{c}$之间的相关性。然而,在进行McMillan分析时,我们发现$λ$太小而不能解释高的$T_{c}$,并且库仑赝势$μ^{\ast}$是负的。因此,我们的分析揭示了高$T_{c}$超导机制中的两个组成部分--一个占主导地位的预先存在的配对相互作用,以及一个较弱的电子-声子相互作用,微调$T_{c}$。
Infrared properties of La$_{2-x}$(Ca,Sr)$_x$CaCu$_2$O$_{6+δ}$ single crystals
在45- 25000 cm $^{-1}$的频率范围内研究了两种双层铜酸盐\LSxCCO晶体的面内光学性质,其中一种含有过量Ca和$x=0.10$,另一种含有Sr和$x=0.15$。从Kramers-Kronig变换导出了光学电导率。每个晶体在大约15000 cm $^{-1}$处表现出峰,其对应于母体绝缘体的电荷转移间隙。随着载流子密度的增加,光谱权重从CT激发转移到低$ω$区域。对于超导样品($x=0.15$),光学电导率在远红外区显示出一个峰值,该峰值随着温度的降低而向零频率移动。温度依赖的行为有利于动态本地化的图片。在低频反射率和散射率谱中观察到“伪隙”特征。"赝隙“的能量尺度和温度依赖性与其他双层铜酸盐相似。
High-pressure phase relations of Bi$_{2}$Sr$_{2}$CaCu$_{2}$O$_{8+δ}$ single crystals
我们研究了$_{2}$ $_{2}$ O $_{8+δ}$单晶的超导转变温度$T_{c}$在18 GPa范围内的压力依赖性。对于所研究的所有三个样品,发现$T_{c}$最初增加,然后在临界压力$P_{c}$下饱和,但随着进一步压缩而适度降低。氧掺杂倾向于减少$T_{c}$和$P_{c}$的增加。得到了饱和$T_{c}$和$P_{c}$之间的新的高压相图。根据该体系的电阻率和霍尔系数的高压输运数据,利用空穴载流子密度和对相互作用强度之间的竞争关系给出了理论解释。
The electron-boson spectral density function of underdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ and YBa$_2$Cu$_3$O
利用Eliashberg理论研究了欠掺杂Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$(Bi-2212)和欠掺杂YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6.50}$(Y-123)中CuO $_2$面的电子玻色子谱密度函数$I^2χ(ω,T)$.我们应用一个新的(面内)赝隙模型来提取电子玻色子谱函数。为了提取谱函数,我们假设谱密度函数由两个分量组成:尖锐模式和宽Millis-Monien-Pines(MMP)模式。我们观察到,所得到的谱密度函数和赝能隙的强度都表现出很强的温度依赖性:锐模占据了函数的大部分谱权重,锐模的峰位置向低频移动,赝能隙的深度$1-\tilde{N}(0,T)$随着温度的降低而变深。我们还观察到,随着温度的降低,电子玻色子密度和质量增强系数的总谱权重增加。我们估计虚构的(最大)超导转变温度,$T_c(T)$,从提取的光谱函数在不同的温度下使用广义McMillan公式。估计的(最大)$T_c$也显示出很强的温度依赖性;在所有测量温度下,它都高于实际的$T_c$,并随温度降低而降低。由于赝能隙随温度的降低而变强,最大$T_c$变低,我们认为赝能隙可能抑制铜酸盐的超导电性。
Density-of-states fluctuation-induced negative out-of-plane magnetoresistance in overdoped Bi-2212
利用考虑了层状超导体中传统s波配对态态的态密度贡献的涨落理论,分析了过掺杂Bi $_{1.6}$ Pb $_{0.4}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$(Bi-2212)单晶的面内和面外磁电阻效应.该理论很好地再现了面外的结果,表明在超导转变温度$T_c$附近,大的负面外MR以及零场面外电阻率$ρ_{c}$的急剧增加是由于超导态DOS涨落效应引起的.另一方面,在没有DOS贡献的情况下更好地再现了面内结果(即,仅使用Aslamazov-Larkin(AL)的贡献),这可以用层状超导体的d波超导性来解释。
Phase Diagram of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ Revisited
在铜氧化物超导体中,载流子掺杂到母体莫特绝缘体中会诱导超导性和各种其他相,其特征温度通常与掺杂水平$p$相对应。在大多数材料中,$p$不能从化学成分中确定,但它是从超导转变温度$T_\mathrm{c}$推导出来的,假设$T_\mathrm{c}$对掺杂的依赖性是普遍的。在这里,我们提出了角分辨光电发射研究的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$,裂解和退火在真空或臭氧中,以减少或增加从初始值对应于$T_\mathrm{c}=91$ K的掺杂。我们表明,$p$可以确定从底层的费米面和$in-situ$退火允许映射的一个广泛的掺杂制度,覆盖超导圆顶和非超导相的过掺杂侧。我们的研究结果表明,一个令人惊讶的平滑的依赖性与掺杂的推断费米表面。在高过掺杂区,超导带隙接近$2Δ_0=(4\pm1)k_\mathrm{B}T_\mathrm{c}$值
Closing the Pseudogap by Zeeman Splitting in Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+y at High Magnetic Fields
利用层间隧穿电阻率来探测由于Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+y}$正常态中的赝能隙引起的能量密度(DOS)耗尽。高达60 T的测量表明,恢复DOS到其ungapped状态的字段显示出显着不同的温度和掺杂的超导状态的特征字段的依赖性。赝能隙闭合场和赝能隙温度$T^{\star}$的独立评估是通过一个简单的塞曼能量标度相关。这些研究结果表明,在形成的赝隙的轨道效应的自旋的主导作用。
Cuprates phase diagram deduced from magnetic susceptibility: what is the `true' pseudogap line?
高$T_c$铜氧化物超导体的文献中主要有两种相互矛盾的相图。赝能隙线是否穿过超导$T_c$ -圆顶?为了回答这个问题,我们重新研究了四种不同化合物的实验磁化率和奈特位移,La $_{1-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$、Bi $_2$ Sr $_2$ Ca $_{1-x}$ Y $_x$ Cu $_2$ O $_8$、Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+y}$和YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+y}$,它们是温度和掺杂的函数。磁化率可以通过具有磁性和电子贡献的所有材料的相同函数来描述。前者是二维反铁磁(AF)正方形晶格响应,具有磁关联$T_{max}$的特征温度。后者是“泡利”项,揭示了在赝能隙温度$T^*$下电子态密度的能隙开放。从精确拟合的数据,我们发现,$T_{max}(p)$作为掺杂($p$)的函数在很宽的范围内线性下降,但在过掺杂制度突然饱和。伴随地,$T^*(p)$与圆顶呈{ \it线性且相切},在圆顶的顶部处与$T_{max}(p)$交叉或接近,指示从欠掺杂到过掺杂状态的性质变化。相反的想法,pseudogap终止以上的最佳掺杂,我们的分析表明,整个相图中存在的差距。这与在$T_c$之上由于空穴对或“对”而产生的假间隙一致。我们的结论是,$T_{max}$,反映AF磁关联,往往被误解为赝隙温度$T^*$。