发表机构
Karlsruhe Institute of Technology; Univ. Grenoble Alpes; CNRS; Grenoble INP; Institut Néel; Sorbonne Université; MNHN; IBM; Université de Strasbourg; Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg; Université de Sherbrooke; Univ Rennes; Institut des Sciences Chimiques de Rennes; Synchrotron SOLEIL; European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)（卡尔斯鲁厄理工学院; 格勒诺布尔阿尔卑斯大学; 法国国家科学研究中心; 格勒诺布尔国立理工学院; 奈尔研究所; 索邦大学; 法国国家自然历史博物馆; 国际商业机器公司; 斯特拉斯堡大学; 斯特拉斯堡材料物理与化学研究所; 舍布鲁克大学; 雷恩大学; 雷恩化学科学研究所; SOLEIL同步辐射装置; 欧洲同步辐射装置（ESRF））
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本研究通过实验和理论计算，揭示了氧氯化物铜酸盐超导体中顺磁子沿节点方向随掺杂显著软化，而带宽不变，为理解高温超导相图提供了关键信息。
AI 中文摘要
理解磁激发和交换相互作用如何随掺杂演化，对于揭示决定高温铜酸盐超导体相图物理机制至关重要。在此，我们清晰地确定了氧氯化物铜酸盐Na$_{x}$Ca$_{2-x}$CuO$_2$Cl$_2$中顺磁子色散在最高掺杂水平下的行为。我们发现，由$X$区边界$(0.5,0,0)$处能量定义的顺磁子带宽，在实验不确定度内保持不变，尽管其表现出显著的展宽。相反，沿节点方向$\Gamma-M$（即从$(0,0,0)$到$(0.5,0.5,0)$），顺磁子能量随掺杂表现出明显的软化，在最高掺杂时区中点处的位移高达$\Delta E\sim150$ meV，约为其在反铁磁相中初始值的一半。对包含至第三近邻跳跃项（$t^{\prime\prime}$）的单带Hubbard模型的动力学自旋结构因子计算，解释了这一行为，并准确再现了布里渊区中观测到的波矢依赖性和方向变化。
英文摘要
Understanding how magnetic excitations and exchange interactions evolve with doping is crucial for deciphering the physics that shapes the phase diagram of high-temperature cuprate superconductors. Here, we clearly determine the behavior of the paramagnon dispersion in the oxychloride cuprate Na$_{x}$Ca$_{2-x}$CuO$_2$Cl$_2$ up to the highest doping level. We find that the paramagnon bandwidth, defined by the energy at the $X$ zone boundary $(0.5,0,0)$, remains unchanged within experimental uncertainty, even though it exhibits significant broadening. In contrast, along the nodal direction $Γ-M$ (\textit{i.e.}, from $(0,0,0)$ to $(0.5,0.5,0)$), the paramagnon energy shows a marked softening with doping, with a shift of up to $ΔE\sim150$ meV at the midpoint of the zone for the highest doping, which is about half of its initial value in the antiferromagnetic phase. Calculations of the dynamical spin structure factor for a one-band Hubbard model, including hopping terms up to the third-nearest neighbor ($t^{\prime\prime}$), explain this behavior and accurately reproduce the observed wave vector dependence and directional variation in the Brillouin zone.
