在本工作中,我们用角分辨光电子能谱研究了A $_{x}$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$(A=K,Rb)超导体。在低温状态下,我们观察到的费米能级附近的带的轨道相关的重正化,其中的dxy带重重正化相比,dxz/dyz带。当温度升高到150 K以上时,系统演化为dxy带具有减小的光谱权重而dxz/dyz带保持金属性的状态。结合理论计算,我们的观察结果可以一致地理解为温度诱导的交叉从金属态在低温下的轨道选择性莫特相(OSMP)在高温下。此外,事实上,超导态的A $_{x}$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$是接近这样的OSMP的边界约束系统具有足够强的现场库仑相互作用和Hund的耦合,并因此突出了非平凡的作用,在这个家庭的铁超导体中的电子相关。
英文摘要:
In this work, we study the A$_{x}$Fe$_{2-y}$Se$_2$ (A=K, Rb) superconductors using angle-resolved photoemission spectroscopy. In the low temperature state, we observe an orbital-dependent renormalization for the bands near the Fermi level in which the dxy bands are heavily renormliazed compared to the dxz/dyz bands. Upon increasing temperature to above 150K, the system evolves into a state in which the dxy bands have diminished spectral weight while the dxz/dyz bands remain metallic. Combined with theoretical calculations, our observations can be consistently understood as a temperature induced crossover from a metallic state at low temperature to an orbital-selective Mott phase (OSMP) at high temperatures. Furthermore, the fact that the superconducting state of A$_{x}$Fe$_{2-y}$Se$_2$ is near the boundary of such an OSMP constraints the system to have sufficiently strong on-site Coulomb interactions and Hund's coupling, and hence highlight the non-trivial role of electron correlation in this family of iron superconductors.
Orbital-selective electronic modes induced by doping and originating from distinct spin excitations: an essential feature of orbital-selective Mott transition
Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science(物质纳米结构研究中心,日本国立物质材料研究所)
La$_2$O$_3$Fe$_2$Se$_2$, a Mott insulator on the brink of orbital-selective metalization
La $_2$ O $_3$ Fe $_2$ Se $_2$可以用Mott定域来解释,这与FeSe和其他铁超导体的母体化合物的金属行为形成鲜明对比。我们表明,关键成分,使La $_2$ O $_3$ Fe $_2$ Se $_2$一个莫特绝缘体,而不是相关的金属占主导地位的洪德耦合是增强的晶场分裂,伴随着一个较小的轨道分辨动能。由晶体场分裂引入的轨道简并的强烈偏离也将该材料推向轨道选择性莫特跃迁。我们预测,无论是掺杂或单轴外部压力可以驱动材料进入轨道选择性莫特状态,其中只有一个或几个轨道被金属化,而其他保持绝缘。
Spontaneous orbital-selective Mott transitions and the Jahn-Teller metal of A$_3$C$_{60}$
碱金属掺杂的富勒烯A $_3$ C $_{60}$是半填充的三轨道Hubbard系统,其在莫特绝缘体旁边显示出非常规的超导相。虽然这种配对被认为是由有效的负洪德耦合引起的,但在莫特跃迁附近的极不寻常的扬-泰勒金属,具有局域和巡回电子,还没有被理解。这种性质是一致的解释以前未被认识到的现象:自发过渡的多轨道系统与负Hund耦合到一个轨道选择性莫特状态。这种破缺态没有普通轨道矩,其特征在于依赖于轨道的两体算符(双占据)或依赖于轨道的动能,可以被视为奇频超导的对角阶版本。我们建议,最近发现的Jahn-Teller金属相Rb $_x$ Cs $_{3-x}$ C $_{60}$是这种新的物质状态的实验实现。
Non-Thermal Emergence of an Orbital-Selective Mott Phase in FeTe$_{1-x}$Se$_x$
电子关联对高温超导性具有重要意义。铁基超导体被认为具有适度的相关强度,这与它们的多轨道性质相结合,使它们成为奇异现象出现的迷人平台。一个特别引人注目的形式是出现了轨道选择性莫特阶段,其中轨道的子集的本地化导致了一个彻底重建的费米面。在这里,我们报告的费米表面的重组从FeSe到FeTe的光谱证据作为硒被取代的Te。我们发现了一个特别透明的方式来可视化的本地化的$d_{xy}$电子轨道通过抑制其与更连贯的$d$电子轨道的杂交,这导致重新分配的轨道依赖的光谱权重附近的费米能级。费米面的这些显著特征伴随着$d_{xy}$轨道中带重整化的发散行为。我们所有的观察结果进一步支持我们的理论计算是显着的光谱特征,这种非热演化从一个强相关的金属相走向轨道选择性莫特相在FeTe $_{1-x}$ Se $_x$作为Se浓度降低。
Tuning orbital-selective correlation effects in superconducting Rb$_{0.75}$Fe$_{1.6}$Se$_{2-z}$S$_z$
我们报告了超导和金属铁硫属化合物Rb $_{0.75}$ Fe $_{1.6}$ Se $_{2-z}$ S $_z$的太赫兹时域光谱。超导转变从$T_c=$ 32 K($z=0$)降低到22 K($z=1.0$),最后被S等电子取代Se抑制($z=1.4$)。介电常数和光学电导率表现出与轨道选择性莫特相相关的金属到绝缘体的转变。这种轨道选择性的莫特转变出现在较高的温度$T_{met}$与硫含量的增加,确定硫取代作为一个有效的参数,以调整铁硫族化物超导体的轨道相关的相关效应。的$d_{xy}$电荷载流子的相关性的降低可以解释的超导性和赝间隙的$T_c$和$T_{met}$之间的功能,观察到的$z=0$的抑制。
Orbital-selective Mottness Driven by Geometric Frustration of Interorbital Hybridization in Pr4Ni3O10
Tsinghua University(清华大学);ShanghaiTech University(上海科技大学);Songshan Lake Materials Laboratory(松山湖材料实验室);Yale University(耶鲁大学);Diamond Light Source(钻石光源);University of Oxford(牛津大学);Lanzhou University(兰州大学);Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海高等研究院);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);SLAC National Accelerator Laboratory(斯坦福直线加速器中心);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)