Sr $_2$ IrO $_4$是自旋-轨道莫特绝缘体的原型,但是从这种绝缘体中可能出现的金属态的性质仍然不是很清楚。我们用角分辨光电子能谱研究了Sr $_2$ Ir $_{1-x}$ Rh $_x$ O $_4$中当Ir被Rh取代时(0.02 < $x$ < 0.35)所观察到的绝缘体-金属转变。Rh掺杂的独创性在于形式上等价的Ir和Rh采用不同的电荷状态,这是一种相当不寻常和不均匀的情况。我们发现,演变到金属态,基本上可以理解为费米能级的移动到较低的哈伯德带的Sr $_2$ IrO $_4$。Mott带隙对引入高达$\sim$ 20\%的空穴非常不敏感。对于$x$ > 0.07形成的金属相不是费米液体。它的特点是没有准粒子,未重整化带色散相比,计算和$\sim$ 30 meV的赝能隙的整个费米面。
英文摘要:
Sr$_2$IrO$_4$ is the archetype of the spin-orbit Mott insulator, but the nature of the metallic states that may emerge from this type of insulator is still not very well known. We study with angle-resolved photoemission the insulator-to-metal transition observed in Sr$_2$Ir$_{1-x}$Rh$_x$O$_4$ when Ir is substituted by Rh (0.02 < $x$ < 0.35). The originality of the Rh doping is that Ir and Rh, which are formally isovalent, adopt different charge states, a rather unusual and inhomogeneous situation. We show that the evolution to the metallic state can be essentially understood as a shift of the Fermi level into the lower Hubbard band of Sr$_2$IrO$_4$. The Mott gap appears quite insensitive to the introduction of up to $\sim$20\% holes in this band. The metallic phase, which forms for $x$ > 0.07, is not a Fermi liquid. It is characterized by the absence of quasiparticles, unrenormalized band dispersion compared to calculations and an $\sim$30-meV pseudo-gap on the entire Fermi surface.
Experimental Observation of Incoherent-Coherent Crossover and Orbital Dependent Band Renormalization in Iron Chalcogenide Superconductors
电子关联水平一直是理解超导电性本质的关键问题之一。在铁基超导体中,铁硫族化合物家族表现出最强的电子关联。为了测量相关强度,我们进行了系统的角度分辨光电子能谱研究的铁硫族化物系列Fe $_{1+y}$ Se $_x$ Te $_{1-x}$(0 $<$ x $<$ 0.59),一个模型系统具有最简单的结构。我们的测量揭示了一个非相干相干交叉的电子结构中的硒比的增加和系统从弱本地化更巡回状态的演变。此外,我们发现,有效质量的带占主导地位的d $_{xy}$轨道字符显着降低,增加硒比相比,d $_{xz}$ /d $_{yz}$轨道占主导地位的频带。关联能级随轨道的变化与能带结构重正化的理论计算一致,有助于理解Fe $_{1+y}$ Se $_x$ Te $_{1-x}$的超导起始.
Coherent and incoherent bands in La and Rh doped Sr3Ir2O7
在Sr 2 IrO 4和Sr 3 Ir 2 O 7中,相关性、磁性和自旋轨道耦合在类似的能量尺度上竞争,为研究金属-绝缘体转变(MIT)创造了新的背景。我们在这里使用角度分辨光电发射研究MIT作为一个功能的空穴和电子掺杂Sr 3 Ir 2 O 7,分别获得Ir/Rh和Sr/La取代。我们发现,有一个明显的减少作为掺杂的费米能级的两侧,从0.2eV到0.05eV的上下带之间的间隙的函数。虽然这两个能带在能带结构计算中具有对应物,但它们的特征在于非常不同的相干程度。上带具有清晰的准粒子峰,而下带是非常宽的,并失去重量作为掺杂的函数。此外,他们的ARPES谱权重服从不同的周期性,加强了他们的不同性质的想法。我们认为,一个非常相似的情况发生在Sr 2 IrO 4和结论,这两个家庭的物理本质上是相同的。
Non-local Coulomb correlations in pure and electron-doped ${\mathrm{Sr}}_{2}{\mathrm{IrO}}_{4}$: spectral functions, Fermi surface and pseudogap-like spectral weight distributions from oriented cluster dynamical mean field theory
Appearance of a Domain Structure and its Electronic states in Iron Doped 1$T$-TaS$_2$ Observed using Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy
本文报道了铁掺杂1-$T$-Ta $_{1-x}$ Fe $_x$ S $_2$的扫描隧道显微镜和光谱(STM/STS)测量结果.在Ta $_{0.99}$ Fe $_{0.01}$ S $_2$中观察到了一种由畴壁分隔的局域畴组成的新型畴结构,Mott跃迁被完全抑制.这表明Mott态的熔化伴随着畴结构的出现。由于在超导Ta $_{0.98}$ Fe $_{0.02}$ S $_2$中畴壁的数目增加,所以畴壁似乎是铁掺杂1 $T$-Ta S $_2$中超导电性的原因.
Deviating band symmetries and many-body interactions in a model hole doped iron pnictide superconductor
本文用角分辨光电子能谱研究了最佳掺杂的铁磷属元素化物超导体Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$(T $_c$ = 37 K)的低能能带结构.偏振对比测量被用来识别和跟踪所有三个低能量的类空穴带预测局域密度近似(LDA)计算。光发射的电子揭示了不一致的LDA预测的对称性沿$Γ$ -X高对称动量轴,由于电子动力学的意外强大的旋转各向异性。我们评估的多体效应,如莫特-哈伯德相互作用,可能是异常的基础,并讨论如何观察到的LDA能带结构的偏差影响铁磷属元素化物库珀配对的空穴掺杂制度的能量。
Proposal to determine the Fermi-surface topology of a doped iron-based superconductor using bulk-sensitive Fourier-transform Compton scattering
我们已经进行了第一性原理计算的康普顿散射谱证明,在LaO $_{1-x}$ F $_{x}$ FeAs的空穴费米面的填充产生一个独特的签名时,在傅立叶变换的康普顿谱的动量转移矢量位于沿[100]方向。因此,我们展示了如何临界浓度$x_c$,空穴费米表面片被填充和超导介导的反铁磁自旋波动预计将被抑制,可以获得在一个体积敏感的方式。
$a-b$ Plane Point Contact Spectroscopy measurements of optimally Cobalt doped Ba-122 iron-pnictide superconductors
点接触能谱(PCS)是一种能揭示超导能隙($Δ$)大小和对称性的技术,对铁基超导体等新材料的研究特别有用。PCS通常与扩展的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)模型结合使用,BTK模型用于从在非常规超导体上获得的PCS数据中提取诸如$Δ$中的节点的存在的信息。BTK模型使用无量纲参数$Z$来量化穿过正常金属-超导体结的势垒强度。我们使用PCS的一个独特功能,允许$Z$的变化,以获得有关$Δ$的关键信息。我们报告了我们对铁基超导体BaFe $_{2-x}$ Co $_{x}$ As $_{2}$单晶的$Z$依赖的$a-b$平面PCS测量。我们的测量表明BaFe $_{2-x}$ Co $_{x}$ As $_{2}$($x$ =0.148)是一个不含节点的双能隙超导体.依赖于$Z$的点接触光谱排除了纯$d$对称性,并且在最佳掺杂下的间隙具有可忽略的各向异性。
Fermi surface and pseudogap in highly doped Sr$_{2}$IrO$_{4}$
University of Geneva(日内瓦大学);Northeastern University(东北大学);Quantum Materials and Sensing Institute, Northeastern University(东北大学量子材料与传感研究所);Laboratory of Advanced Technology, University of Geneva(日内瓦大学先进技术实验室);Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学);Paul Scherrer Institut(保罗谢勒研究所);Swiss Light Source, Paul Scherrer Institut(保罗谢勒研究所瑞士光源);Zhejiang University(浙江大学)
Emergence of Superconductivity from Fully Incoherent Normal State in an Iron-Based Superconductor (Ba$_{0.6}$K$_{0.4}$)Fe$_2$As$_2$
在非常规超导体中,一般认为理解正常态的物理性质是理解超导机制的先决条件。在传统的超导体如铌或铅中,正常状态是费米液体,具有明确的费米表面和沿着费米表面的明确准粒子。在这种情况下,超导电性是通过超导态的费米表面不稳定性以及电子对(库珀配对)的形成和凝聚来实现的。另一方面,高温铜氧化物超导体代表了另一种极端的情况,即超导性可以在欠掺杂区域中实现,在欠掺杂区域中既没有由于赝能隙形成而定义良好的费米表面,也没有正常状态下的波腹区域附近的准粒子。在这里,我们报告了一个新的情况下,超导实现系统具有明确的费米面,但没有准粒子沿费米面在正常状态。对最佳掺杂的铁基超导体(Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$)Fe $_2$ As $_2$进行了高分辨率的激光角度分辨光电子能谱测量。我们发现,虽然尖锐的超导相干峰出现在超导态的类孔费米面片,没有准粒子峰存在于正常状态。它的电子行为强烈偏离费米液体系统。这种系统的超导能隙表现出不寻常的温度依赖性,在超导状态下它几乎是一个常数,并在T $_c$突然关闭。这些观察为研究非费米液体系统中的非常规超导性提供了新的平台。