Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$中费米弧的起源和非准粒子性质
The Origin and Non-quasiparticle Nature of Fermi Arcs in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
T. J. Reber, N. C. Plumb, Z. Sun, Y. Cao, Q. Wang, K. McElroy, H. Iwasawa, M. Arita, J. S. Wen, Z. J. Xu, G. Gu, Y. Yoshida, H. Eisaki, Y. Aiura, D. S. Dessau
A Fermi arc is a disconnected segment of a Fermi surface observed in the pseudogap phase of cuprate superconductors. This simple description belies the fundamental inconsistency in the physics of Fermi arcs, specifically that such segments violate the topological integrity of the band. Efforts to resolve this contradiction of experiment and theory have focused on connecting the ends of the Fermi arc back on itself to form a pocket, with limited and controversial success. Here we show the Fermi arc, while composed of real spectral weight, lacks the quasiparticles to be a true Fermi surface. To reach this conclusion we developed a new photoemission-based technique that directly probes the interplay of pair-forming and pair-breaking processes with unprecedented precision. We find the spectral weight composing the Fermi arc is shifted from the gap edge to the Fermi energy by pair-breaking processes. While real, this weight does not form a true Fermi surface, because the quasiparticles, though significantly broadened, remain at the gap edge. This non-quasiparticle weight may account for much of the unexplained behavior of the pseudogap phase of the cuprates.
On the Nature of the `Quasiparticle' Peak in the Angular Resolved Spectrum of the Superconducting Underdoped Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_8$
研究了Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_8$在超导转变温度以下冷却时，$M$点附近角分辨光电子能谱的重构.限制我们的注意力的情况下，欠掺杂的样品，我们提供了一个现象学的机制独立的参数，解释了出现在频谱中的正常状态pseudogap的峰值。所有的基本实验观察，包括峰值色散，“dip-and-hump”形状的超导态谱和外观的峰值在温度略高于$T_c$，自然解释。
Finite band inversion of ARPES in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ in comparison with optics
使用最大熵技术在有限频带Eliashberg形式主义，我们提取最近的高精度节方向角分辨光电子能谱（ARPES）数据在最佳掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi 2212）的准粒子电子玻色子谱密度。对具有d-波隙对称性的正常态和超导态都进行了处理。有限和无限带的结果被认为是和对比。我们比较获得的相关的传输谱密度，从一个类似的光学数据反演的结果。我们讨论了我们的结果的影响准粒子重整化的反节方向。
Quasiparticle density of states in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ single crystals probed using tunneling spectroscopy at ultra-low temperatures in high magnetic fields
Photoinduced changes of the chemical potential in superconducting Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
超导体的化学势至关重要，因为在平衡状态下，它是电子配对并形成超导凝聚体的能量。然而，在非平衡测量中，准粒子的化学势和对的化学势之间可能存在差异。在这里，我们报告了一个系统的时间和角度分辨的光电子能谱研究的泵引起的化学势的变化的最佳掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi 2212）样品在其正常和超导状态。化学势的变化可以通过分别考虑相对于真空的价带能量的变化和相对于价带能量的化学势的变化来理解。我们将前一种效应归因于样品表面势垒的变化，而后一种效应归因于电荷在非对称态密度下的守恒。结果表明，即使在皮秒时间尺度上，电子对化学势和准粒子化学势也是相互跟随的。
The resistance anomaly in the surface layer of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+x}$ single crystals under radio-frequency irradiation
我们观察到，射频（rf）照射显着提高$c$轴电阻附近和以下的超导转变的CuO $_{2}$层与正常金属电极上的表面上的Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+x}$单晶。我们把电阻异常归因于表面CuO $_{2}$层中的射频诱导电荷不平衡非平衡效应。在这个高度各向异性的系统中的电荷不平衡的弛豫受到缓慢的准粒子复合速率的阻碍，这导致观察到的过度电阻。
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。
Suppressed Superconductivity of the Surface Conduction Layer in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+x}$ Single Crystals Probed by {\it c}-Axis Tunneling Measurements
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。
Fermi surface arcs and the infrared conductivity of underdoped YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{6.50}$
我们重新分析了欠掺杂$_{2}$（YBCO $_{6.50}$）的面内远红外电导率的数据，在这个模型中，赝能隙在费米面的一部分上打开，而剩余的未被覆盖的部分与温度成正比.我们的模型的动机来自于最近的角度分辨光电子能谱数据欠掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi-2212），这揭示了费米表面上的弧的存在。我们发现的光学数据是一致的电弧形成。此外，我们发现一些证据表明，电子状态下失去的赝能隙$Δ_{pg}$恢复的能量区域，至少在$T_c$附近的温度。
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。
The interplay of phase fluctuations and nodal quasiparticles: ubiquitous Fermi arcs in two-dimensional d-wave superconductors
State Key Laboratory of Surface Physics, Fudan University（复旦大学表面物理国家重点实验室）；Center for Field Theory and Particle Physics, Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系场论与粒子物理中心）；Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院人工结构及量子控制教育部重点实验室）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
Signatures of superconductivity and pseudogap formation in non-equilibrium nodal quasiparticles revealed by ultrafast angle-resolved photoemission
我们用时间分辨和角分辨光电子能谱测量了$_2$ $_2$ O $_2$的各种掺杂的节非平衡电子态。我们发现，这些ungapped状态的初始泵浦诱导的瞬态信号的强烈影响的超导能隙在$T_c$，超导配对波动在$T_p$，和赝能隙在$T^*$的发病。此外，$T_p$标记了通量依赖性瞬态信号中的一个提示性阈值，出现了低于$T_p$的临界通量，该临界通量对应于使所有库珀对断裂所需的能量。这些结果挑战了铜氧化物超导体中结-反结二分法的概念，在结准粒子和铜氧化物相图之间建立了一个新的联系。
Interpretation of scanning tunneling quasiparticle interference and impurity states in cuprates
我们应用最近开发的方法相结合的第一性原理为基础的Wannier函数的Bogoliubov-de Gennes方程的解的问题解释STM数据在铜氧化物超导体。我们发现，所观察到的图像上的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_8$的表面上的Zn只能通过占的Cu Wannier函数的尾巴，其中包括在相邻的单位晶胞顶端O网站上的显着的重量来理解。这种计算将早期粗糙的“过滤器”理论置于微观基础上，解决了一个长期存在的难题。然后，我们研究了准粒子的干扰现象引起的平面外弱势散射，并显示如何长期观察到的图案在铜酸盐可以理解的Wannier函数的干扰在表面上。我们的研究结果显示出良好的协议与实验，并使更好地了解新的现象，通过STM成像的铜酸盐。
