具有多个空穴费米口袋的铜氧化物中高温超导性与反铁磁序的共存

《Nature Communications》：Coexistence of high temperature superconductivity and antiferromagnetic order in a cuprate with multiple hole Fermi pockets

　　

摘要

在铜氧化物中，高温超导性与反铁磁序之间的复杂关系以及电子配对的根本机制至今仍是未解之谜。我们利用高分辨率的激光空间分辨角分辨光电子能谱技术，对七层结构的Bi₂Sr₂Ca₆Cu₇O_18+δ（Bi2267）进行了研究，发现该铜氧化物体系由多个空穴费米口袋构成。所观察到的费米口袋表现出明显的动量、温度以及费米面依赖的能量间隙。关键的是，在具有多个费米口袋且存在强反铁磁序和关联性的体系中，出现了临界温度约为75 K的高温超导现象。特别是在轻掺杂的CuO₂层面（p约0.05）中，沿着费米口袋方向观察到了能量间隙高达约42 meV的显著电子配对现象。这些发现挑战了传统上关于节点态和反节点态在驱动高温超导中的作用的理解。它们表明，在具有多个费米口袋的铜氧化物中，超导性与反铁磁性可以共存，从而为理解铜氧化物超导体的配对机制提供了新的见解。