NdO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$是一种新的层状超导体。用角分辨光电子能谱研究了超导转变温度为4.87K的单晶NdO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$超导体的低电子结构。费米面由X点周围的两个小电子袋组成，沿$k_z$方向几乎没有翘曲。我们的结果表明，多带和二维的电子结构的性质。光电发射数据和能带计算之间的良好的协议给出的重整化因子为1，表明在这种材料中的电子关联相当弱。此外，我们发现实际的电子掺杂水平和费米表面尺寸比名义成分预期的要小得多，这在很大程度上可以用铋的缺乏来解释。小的费米口袋尺寸和弱的电子关联在这里发现强有力的理论约束，并建议BiS $_2$基超导体可能是传统的BCS超导体介导的电子-声子耦合。
英文摘要：
NdO$_{0.5}$F$_{0.5}$BiS$_{2}$ is a new layered superconductor. We have studied the low-lying electronic structure of a single crystalline NdO$_{0.5}$F$_{0.5}$BiS$_{2}$ superconductor, whose superconducting transition temperature is 4.87K, with angle-resolved photoemission spectroscopy. The Fermi surface consists of two small electron pockets around the X point and shows little warping along the $k_z$ direction. Our results demonstrate the multi-band and two-dimensional nature of the electronic structure. The good agreement between the photoemission data and the band calculations gives the renormalization factor of 1, indicating the rather weak electron correlations in this material. Moreover, we found that the actual electron doping level and Fermi surface size are much smaller than what are expected from the nominal composition, which could be largely explained by the bismuth dificiency. The small Fermi pocket size and the weak electron correlations found here put strong constraints on theory, and suggest that the BiS$_2$-based superconductors could be conventional BCS superconductors mediated by the electron-phonon coupling.
Charge Fluctuations in the NdO$_{1-x}$F$_{x}$BiS$_{2}$ Superconductors
用中子衍射和对密度函数分析技术研究了超导NdO $_{1-x}$ F $_{x}$ BiS $_{2}$（$x$ =0.2和0.4）的局域原子结构.在非超导$x$ =0.2的组合物中，锥体硫离子的铁畸变位移打破了四重对称性，并且出现了超晶格结构，其峰值出现在叠加在$P4/nmm$对称性的偶反射上的$h+k$奇反射处。在超导$x$ =0.4组合物中，观察到类似的铁磁畸变位移，但具有不同的幅度与面内Bi畸变耦合。这些畸变表明了可能导致电荷局部化和超导性抑制的电荷波动。
BCS-like superconductivity in NdO$_{1-x}$F$_{x}$BiS$_{2}$ ($x$ = 0.3 and 0.5) single crystals
我们使用隧道二极管振荡器技术测量了NdO $_{1-x}$ F $_{x}$ BiS $_{2}$（$x$ = 0.3和0.5）的磁穿透深度$Δλ(T)$。$Δλ(T)$显示了一个上升的低温极限，这是由于Nd离子的顺磁性。减去顺磁贡献后，渗透深度$Δλ(T)$遵循$T\ll T_c$的指数型温度依赖关系。$Δλ(T)$和相应的超流密度$ρ_s(T)$都可以用BCS模型来描述，其中$Δ(0)$ $\approx$ 2.0 $k_BT_c$的能隙对于$x$ = 0.3和0.5，表明强耦合BCS超导性在NdO $_{1-x}$ F $_{x}$ BiS $_{2}$存在局域矩的情况下。
Checkerboard stripe electronic state on cleaved surface of NdO$_{0.7}$F$_{0.3}$BiS$_{2}$ probed by scanning tunneling microscope
我们对最近发现的超导体NdO $_{0.7}$ F $_{0.3}$ BiS $_{2}$的解理表面进行了扫描隧道显微镜测量，（$T_{\mathrm{c}}$）。4.2 K时的Tunnel光谱（低于$T_{\mathrm{c}}$）和22 K（在$T_{\mathrm{c}}$上方）显示出大的光谱带隙（$\sim$ 40 mV），这与本体测量中证明的金属性质不一致。此外，我们发现两个有趣的真实空间的电子功能。第一个特征是"棋盘条纹"电子状态，其特征在于两种类型的纳米团簇交替排列。在一个簇中，一维电子条纹沿着一个Bi-Bi方向延伸，而在另一个簇中，条纹沿着另一个Bi-Bi方向延伸。第二个特征是纳米级电子不均匀性，其微观来源似乎是解理表面上的原子缺陷或掺杂剂F原子。
Unconventional superconductivity in the BiS$_2$-based layered superconductor NdO$_{0.71}$F$_{0.29}$BiS$_2$
我们研究了最近发现的BiS $_2$基超导体之一，NdO $_{0.71}$ F $_{0.29}$ BiS $_2$（$T_c$ $\sim$ 5 K）的超导带隙各向异性，使用基于激光的角分辨光电子能谱。先前发现的高$T_c$超导体如铜氧化物和铁基超导体（其被认为具有非常规超导机制）在其导带中具有$3d$电子，而BiS $_2$基超导体的导带主要由Bi 6 $p$电子组成，因此可以预期常规超导机制。与此相反，我们观察到一个强各向异性的超导带隙。这一结果强烈地表明NdO $_{0.71}$ F $_{0.29}$ BiS $_2$的配对机制是非常规的，我们将观察到的各向异性归因于竞争或合作的多重配对相互作用。
Conventional s-wave superconductivity in BiS2-based NdO0.71F0.29BiS2 revealed by thermal transport measurements
为了研究BiS $_2$基层状化合物NdO $_{0.71}$ F $_{0.29}$ BiS $_{2}$（$T$ $_{\rm c}$ = 5 K）的超导带隙结构，我们测量了低能准粒子谱的灵敏探针热导率$κ$.在没有磁场的情况下，在$T$ $\rightarrow$ 0处的热导率$κ_{0}$ / $T$中只有非常小的剩余线性项，表明不存在节点超导体所期望的剩余正常流体。此外，外加磁场几乎不影响的热导率在很宽的范围内的涡旋状态，表明没有多普勒频移准粒子。这些结果为NdO $_{0.71}$ F $_{0.29}$ BiS $_{2}$是完全带隙超导体提供了证据。得到的带隙结构，以及对杂质的超导性的鲁棒性，表明NdO $_{0.71}$ F $_{0.29}$ BiS $_{2}$中存在一个常规的$s$波超导态.
Direct Observation of an Incommensurate Charge Density Wave in the BiS2-based Superconductor NdO1-xFxBiS2
BiS $_2$基超导体的超导电性的本质一直是有争议的，而从头计算提出了这个系统非常接近电荷密度波（CDW）相。利用高能高通量X射线衍射，我们揭示了NdO $_{1-x}$ F $_{x}$ BiS $_2$超导体（$x$ = 0.37和0.3）中与超导性共存的本征长程CDW相。NdO $_{0.63}$ F $_{0.37}$ BiS $_2$中的CDW波矢对应于Q $_{\rm{CDW}}$ =（0.17，0.17，0.5），并与横向原子位移有关。有趣的是，这个波矢不符合基于声子软化或费米表面嵌套的理论预期。在超导转变温度最高的NdO $_{0.7}$ F $_{0.3}$ BiS $_2$中，CDW伴线比NdO $_{0.63}$ F $_{0.37}$ BiS $_2$稍宽、稍弱，可能与超导竞争.最后，我们测量了整个超导转变温度的热漫散射，并没有发现有意义的变化，有利于非常规的配对机制。我们的结果表明，了解CDW的重要性，这可能持有的关键BiS $_2$为基础的超导体的超导电性。
Upper critical magnetic field of $Ln$O$_{0.5}$F$_{0.5}$BiS$_2$ ($Ln$ = La, Nd) superconductors at ambient and high pressure
通过电阻率测量，研究了$Ln$ O $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$（$Ln$ = La，Nd）多晶样品在常压（四斜晶系结构）和高压（HP）（单斜晶系结构）下的上临界场$H_{c2}$.所有样品的$H_{c2}$（$T$）曲线在低于$T_c$的温度下显示出不典型的向上凹的曲率，这不能用传统的单带Werthamer-Helfand-Hohenberg理论来描述。对于LaO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$样品，随着温度的降低，从超导转变开始估算的上临界场$H_{onset}$在4.9 ~ 5.8 T之间缓慢增加，而$H_{onset}$（$T$）的斜率在4.9 T以下和5.8 T以上。这种反常行为揭示了在高压下测量的LaO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$样品和在高压下合成的样品之间的超导性的显著相似性，尽管两种样品的晶体结构被报道为不同的。实验结果支持了这样一种观点：对于BiSPDMATHABMT基超导体来说，局部原子环境比结构相变对$T_c$的增强更重要，局部原子环境可以通过施加外压来调节，并且可以通过高温高压退火淬灭到环境压力。另一方面，这种异常行为是非常微妙的情况下，NdO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$在HP下，这表明在$ab$ -平面的上临界场的各向异性和可能…
Fermi surfaces and orbital polarization in superconducting CeO$_{0.5}$F$_{0.5}$BiS$_{2}$ revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy
利用偏振相关角分辨光电子能谱（ARPES）研究了BiSPDMATHABMM基CeO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_2$超导体的电子结构，并成功地阐明了费米面上的轨道特征.在X点周围的矩形费米口袋中，平行于$k_y$方向的直线部分由Bi $6p_x$特征主导。轨道极化表明BiS $_2$系统的准一维电子结构。此外，四边形排列的Bi上的扭曲可以引起带Jahn-Teller效应。
Localized and mixed valence state of Ce $4f$ in superconducting and ferromagnetic CeO$_{1-x}$F$_{x}$BiS$_{2}$ revealed by x-ray absorption and photoemission spectroscopy
Electronic and magnetic properties of superconducting LnO$_{1-x}$F$_{x}$BiS$_{2}$ (Ln = La, Ce, Pr, and Nd) from first principles
本文用密度泛函理论研究了含稀土元素的BiS $_{2}$超导体：\textit{Ln} O $_{1-x}$ F $_{x}$ BiS $_{2}$（\textit{Ln} = La，Ce，Pr，Nd）.我们发现CeO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$具有竞争铁磁和弱反铁磁倾向，第一个对应于实验结果。我们发现，PrO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$具有很强的磁序倾向，根据4个$f$轨道占位的细微差异，它可以是铁磁或反铁磁的。我们证明了NdO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2}$具有稳定的磁基态，有序化倾向较弱.最后，我们表明，稀土的变化不影响费米面，并预测CeOBiS $_{2}$应显示压力诱导相变的金属，如果不是超导，在压力下相。
Proximity to Fermi-surface topological change in superconducting LaO0.54F0.46BiS2
用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了近最佳掺杂的新型超导体LaO $_{1-x}$ F $_x$ BiS $_2$（${\it x}$ = 0.46）的电子结构.我们清楚地观察到从2到6 eV的结合能和费米能级（${\it E}_{\rm F}$）附近的能带色散，这是很好地再现了第一性原理计算时，考虑到自旋轨道耦合。在${\it E}_{\rm F}$附近的ARPES强度图显示了在$Γ$（Z）点周围的类正方形分布以及在X（R）点周围的类电子费米面（FS）片，表明LaO $_{0.54}$ F $_{0.46}$ BiS $_2$的FS与理论预测的拓扑变化非常接近。
Evolution of Incommensurate Superstructure and Electronic Structure with Pb Substitution in (Bi$_{2-x}$Pb$_{x}$)Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ Superconductors
采用移动溶剂浮区法生长了高质量的Bi $_{2-x}$ Pb $_{x}$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi 2212）单晶，并进行了不同Pb替代量（$x=0-0.8$）的研究。用透射电子显微镜（TEM）和高分辨激光角分辨光电子能谱（ARPES）对样品进行了表征。首次揭示了Pb取代后电子结构和超结构的系统演化。超结构显示出显着的变化与铅取代和无公度调制矢量（$\textbf{Q}$）随铅取代的增加而减小。同时，由ARPES测量得到的超结构强度也随着Pb浓度的增加而显著降低。Bi 2212中的超结构可以被Pb取代有效地抑制，当Pb取代为$x=0.8$时，超结构几乎消失。我们还发现，在ARPES测量的超结构带敏感地依赖于所使用的激光的光子能量，它们可以变得甚至比主带强时，使用10.897 eV的激光光子能量。这些结果为铋系高温超导体中无公度超结构的起源及其控制和抑制提供了重要信息。
