Previously known to form only under high pressure synthetic conditions, here we report that the T'-type 214-structure cuprate based on the rare earth atom Tb is stabilized for ambient pressure synthesis through partial substitution of Pd for Cu. The new material is obtained in purest form for mixtures of nominal composition $Tb_{1.96}Cu_{0.80}Pd_{0.20}O_{4}$. The refined formula, in orthorhombic space group Pbca, with a = 5.5117(1) Å, b = 5.5088(1) Å, and c = 11.8818(1) Å, is $Tb_{2}Cu_{0.83}Pd_{0.17}O_{4}$. An incommensurate structural modulation is seen along the a axis by electron diffraction and high resolution imaging. Magnetic susceptibility measurements reveal long range antiferromagnetic ordering at 7.9 K, with a less pronounced feature at 95 K; a magnetic moment reorientation transition is observed to onset at a field of approximately 1.1 Tesla at 3 K. The material is an n-type semiconductor.
Charge and spin density distributions around Zn impurities in cuprates
用第一性原理团簇计算研究了锌取代对几种铜酸盐局域电子结构的影响。使用在La $_2$ CuO $_4$、YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$和YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$的铜氧化物平面中包含5、9和13个铜原子的簇。在密度泛函理论的框架下,采用不同多重数的自旋极化计算,详细研究了Zn取代引起的电荷和自旋密度分布的变化。此外,在上述材料中掺杂载流子进行了模拟,并将电荷分布的变化与Zn杂质引起的变化进行了比较。这些差异进行了讨论,然后在一个现象学模型相关的属性预期从通用相图。锌取代的影响是相当本地和预期的Mulliken电荷的绝对值在最近和下一个最近的邻居的氧Zn是大于未取代的集群。计算的电场梯度在Cu的网站,是最近的邻居Zn被发现是有点大于未取代的集群,而下一个最近的邻居是约5%小。我们得出结论,在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$和YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$中,Zn取代后发生的Cu NQR谱中的卫星峰起源于Zn的次近邻Cu。
Similarity between Ni and Zn impurity effects on the superconductivity and Cu-spin correlation in La2-xSrxCu1-yNiyO4 high-Tc cuprates: A comparison based on the hole trapping by Ni
Evolution of Fermi surface and normal-state gap in chemically substituted cuprates Bi$_{2}$Sr$_{2-x}$Bi$_{x}$CuO$_{6+δ}$
我们对化学取代的铜酸盐Bi $_{2}$ Sr $_{2-x}$ Bi $_{x}$ CuO $_{6+δ}$进行了系统的角分辨光电子能谱研究。我们观察到费米表面积与Bi取代含量$x$线性收缩,反映了这种化学取代的电子掺杂性质。此外,谱线宽度随着$x$的增加而迅速加宽,并且在超导-绝缘边界处变得完全不相干。在轻欠掺杂区观察到的d波状正常态带隙逐渐演变成大的软带隙,这在激发能量和温度方面线性地抑制了波腹光谱权重。结合在相同样品上获得的体电阻率数据,我们建立了在非常欠掺杂制度的库仑隙行为的出现。我们的研究结果揭示了高$T_c$铜酸盐中离面化学取代的双重作用,即掺杂和无序,并阐明了强关联和无序导致的量子电子态的本质.
Ion-size effects on cuprate High Temperature Superconductors
有两种一般的方法来压缩的铜酸盐,通过外部压力或通过内部压力诱导的等价离子取代。特别地,它们对超导转变温度有相反的影响。本文试图理解这两种压力之间的显著差异。我们研究了三个系列的铜酸盐,其中离子大小可以系统地改变; Bi $_2$(Sr $_{1.6-x}$ A $_x$)Ln $_{0.4}$ CuO $_{6+ δ}$,ACuO $_2 $和LnBa $_{2-x} $ Sr $_x $ Cu $_3 $ O $_{7-δ} $其中Ln是镧系元素或Y和A=\{Mg,Ca,Sr,Ba\}。我们使用各种技术来探索我们的悖论,例如;拉曼光谱测量反铁磁交换能和能隙,密度泛函理论计算态密度,μ子自旋弛豫测量超流密度以及各种更传统的技术来合成和包裹样品。我们的拉曼研究表明,自旋涨落的能量标度不能解决这两个压力的不同影响。类似地,态密度虽然是一个重要的性质,但并不能清楚地解决这个悖论。我们的超流密度测量结果表明,从等价离子取代所造成的混乱是次要的超导转变温度的重要性。相反,我们发现极化率是铜氧化物超导电性的一个关键属性。这种理解解决了悖论!这意味着电子配对的结果来自(i)短程相互作用,其中极化率屏蔽排斥长程相互作用和/或(ii)相对未探索的量子化,相干极化波交换的想法。更一般地说,我们还证明了研究离子尺寸效应的实用性,以进一步我们对铜酸盐的集体理解。
Two Distinct Electronic Contributions in the Fully Symmetric Raman Response of High $T_{c}$ Cuprates
我们通过Hg Ba $_2$ CuO $_{4+δ}$(Hg-1201)和YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$(Y-123)的非共振效应,证明了完全对称的Raman光谱具有两种不同的电子贡献。A $_{1g}$响应包括在2 $Δ$能量处的超导对断裂峰和接近磁共振能量的集体模式。这些实验结果使\textit{d-wave}模型与A $_{1g}$拉曼响应函数一致,只要在A $_{1g}$通道中存在不同于对断裂峰的集体模式。
Combined effects of Sr substitution and pressure on the ground states in CaFe$_2$As$_2$
我们提出了一个详细的研究Sr替代和静水压力的综合影响的基态性质的CaFe $_2$作为$_2$。在常压和常压下测量了Ca $P$ Sr $_x$ Fe $_2$ As $_2$单晶的电阻和磁化率。我们发现,Sr取代后的结构磁过渡和过渡到非磁性的崩溃的tetraxide相的稳定范围被转移到更高的压力水平,后者以更高的速度移动。这表明了分离两条相线的可能性,对于$x$ = 0和低Sr浓度水平,这两条相线已经在升高的温度下相交。对于$x$ = 0.177,我们发现强有力的证据表明,这两个阶段保持分离到最低温度和零电阻状态出现在这个中间压力窗口。这一观察结果表明,Sr取代结合静水压力提供了另一种途径稳定的超导电性在CaFe $_2$ As $_2$。我们的结果与以下观点一致:(i)保持与结构-磁性转变相关的波动到低温对于在这种材料中形成超导性至关重要,以及(ii)非磁性塌陷的四元相对超导性有害。
Change of the Ground State upon Hole Doping Unveiled by Ni Impurity in High-$T_{\rm c}$ Cuprates
通过比热和μ子自旋弛豫测量,研究了高$T_{\rm c}$铜氧化物中超导态被Ni取代抑制的电子基态在La $_{2-x}$ Sr $_x$ Cu $_{1-y}$ Ni $_y$ O $_4$中的变化.发现随着空穴浓度的增加,基态由具有Ni强空穴俘获的磁有序态转变为具有Ni的近藤效应的金属态.此外,对结果的分析表明,在两相的边界附近发生了磁有序相和金属相的相分离。
Stabilizing and Tuning Superconductivity in La$_3$Ni$_2$O$_{7-δ}$ Films: Oxygen Recycling Protocol Reveals Hole-Doping Analogue
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Songshan Lake Materials Laboratory(松山湖材料实验室)
Dynamics of the Local Moment Induced by Nonmagnetic Defects in Cuprates
本文研究了$_2$ O $_3$正常态中Li取代平面Cu所引起的磁缺陷的自旋动力学。用近邻的$^{89}$ Y { \it}和$^7$ Li NMR自旋晶格弛豫探测了Li附近的耦合Cu磁矩的涨落。数据表明,磁扰动波动作为一个单一的实体与相关时间$τ$的规模与当地的静态磁化率。这种行为让人联想到传统金属中磁性杂质的低$T$近藤态。令人惊讶的是,它延伸到远高于“近藤”温度的掺杂不足的赝隙的情况下。
Novel results in STM, ARPES, HREELS, Nernst, neutron, Raman, and isotope substitution experiments and their relation to bosonic modes and charge inhomogeneity, from perspective of negative-Ueff boson-fermion modelling of HTSC
Adiabatic variation of the charge-density-wave phase diagram in the 123 cuprate (Ca$_x$La$_{1-x}$)(Ba$_{1.75-x}$La$_{0.25+x}$)Cu$_3$O$_y$
为了解释铜氧化物中反常赝能隙态和高温超导性的出现,三十多年来的研究活动集中在解开欠掺杂制度的各种不稳定性之间的联系。在高温超导体中(Ca $_x$ La $_{1-x}$)(Ba $_{1.75-x}$ La $_{0.25+x}$)Cu $_3$ O $_y$(CLBLCO)等价化学取代产生CuO $_2$平面屈曲和Cu(II)-至-顶端-氧距离的平滑变化,使我们能够研究电荷密度波(CDW)顺序的相互依赖性,超导性和赝能隙在恒定的空穴掺杂在两个123铜氧化物结构的图解连接表示。在这项研究中,共振软X射线散射测量揭示了在CLBLCO的不相称CDW相关性的第一次观察,并证明了$T_{\text{CDW}}$和赝能隙交叉温度($T^{\ast}$)之间缺乏相关性。这一结果不利于一种情况下,在$T^{\ast}$的赝能隙的开放结果从波动的CDW相关性。
Temperature-dependent ellipsometry measurements of partial Coulomb energy in superconducting cuprates
我们进行了实验研究的双层和三层铋铜酸盐家庭的能量损失函数的温度和掺杂的依赖性。主要目的是获得有关传导电子之间库仑相互作用中储存的能量、其温度依赖性以及形成库珀对时库仑相互作用变化的信息。我们对几种Bi $_2$ Sr $_2$ Ca Cu $_2$ O $_{8-x}$单晶进行了温度相关的椭圆偏振测量:欠掺杂$T_c=60, 70$和83 K,最佳掺杂$T_c=91$ K,过掺杂$T_c=84, 81, 70$和$58$ K,以及最佳掺杂Bi $_2$ Sr $_2$ Ca $_2$ Cu $_{10+x}$ O $_{10+x}$和$T_c=110$ K。我们的第一个观察结果是,随着温度下降通过$T_c$,在高达2~eV的范围内的损失函数显示温度依赖性的变化相比,在正常状态下的温度依赖性。在-或接近- $T_c$的这种效应强烈地依赖于掺杂,对于弱过掺杂具有符号变化。库仑能量的变化的大小,使用合理的假设,其$q$依赖性的外推法,是大约相同的大小,在这些化合物中测量的冷凝能。因此,我们的研究结果提供支持的概念,库仑能是一个重要的因素,稳定的超导相。由于对小动量的限制,我们的观测并不排除与$(π,π)$周围的$q$区域相关的库仑能对凝结能的可能重大贡献。
Tuning the critical temperature of cuprate superconductor films using self-assembled organic layers
高温铜酸盐超导体(HTSC)的许多电子性质强烈地依赖于置于CuO $_2$平面(掺杂)中的电荷载流子的数量。超导性出现在掺杂温度相图的圆顶形区域。最高的临界温度(Tc)是针对所谓的“最佳掺杂”而获得的。掺杂机制通常是化学的;它可以通过阳离子取代来完成。例如,在La $_{2-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$中就是这种情况,其中La 3+被Sr 2+取代,从而向CuO $_2$平面添加空穴。通过添加氧,如在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+δ}$的情况下,获得类似的效果,其中$δ$表示样品中的过量氧。在本文中,我们报告了一种不同的机制,一个能够添加或删除载体从表面的高温超导体。该方法利用吸附在铜酸盐表面上的极性分子的自组装单层(SAM)。在光学活性分子的情况下,SAM的极性可以通过在涂覆的表面上照射光来调制。这导致样品的超导相变的光诱导调制。使用SAM控制超导转变温度的能力使得这些表面对于基于高Tc超导体的各种设备(例如开关和检测器)是实用的。
Electronic Structure of Ce-Doped and -Undoped Nd$_2$CuO$_4$ Superconducting Thin Films Studied by Hard X-ray Photoemission and Soft X-ray Absorption Spectroscopy
Gigantic Impact of Magnetic Impurity on Stripe Order in La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_4$ ($x$$\sim$1/8)
对La $_{1.88-y}$ Sr $_{0.12+y}$ Cu $_{0.99}$ R $_{0.01}$ O $_4$(当R=Cu,Zn时$y$ =0,当R=Ga,Fe时$y$ =0.01)进行了精确的中子散射实验,研究了杂质替代效应对铜氧化物条纹有序稳定性的影响。对于所有的杂质取代的样品的静态电荷密度波的顺序类似于在低温四方晶相(LTT)中报道的首次发现,在低温正交(LTO)相。Fe取代显着提高了电荷和自旋密度波的订单。这些结果表明,动态的电荷条纹可以稳定到静态的铜位缺陷周围的晶体结构的类型无关。此外,在Cu-站点的大的磁矩可能会引起周围的缺陷,这反过来又提高了静态电荷密度波秩序的Cu自旋波动的减少。
Effects of Zn and Ni substitution on the Cu-spin dynamics and superconductivity in La_2-x_Sr_x_Cu_1-y_(Zn,Ni)_y_O_4_ with x=0.15-0.20 studied by the muon spin relaxation and magnetic susceptibility