揭示Ba0.51K0.49BiO3 的长程库伦相互作用和超导机理
14/12/18 17:00
在凝聚态物理中，探究高温超导体的超导机理是一个重要的研究方向。过渡金属氧化物Ba1-xKxBiO3 具有高超导转变温度(Tc~30K)，自发现以来引起广泛的研究热潮。早年的研究给出了两种关于其超导机理的理论图像，一种认为其高Tc是由电声子耦合导致，另一种则认为电荷涨落导致高超导转变。但由于样品的三维性和难解理性，Ba0.51K0.49BiO3电子结构、超导能隙结构和超导机理的实验验证存在很大的困难，致使其超导机理尚存争议。本课题通过小光斑高分辨角分辨光电子能谱，首次获得了Ba0.51K0.49BiO3的三维电子结构，首次发现了关联材料中的长程库仑相互作用导致的能带带宽反常膨胀，首次获得了Ba0.51K0.49BiO3超导能隙结构，首次给出了Ba0.51K0.49BiO3超导机理的实验证据。研究发现，Ba0.51K0.49BiO3的电子结构和传统DFT理论计算有一致性，但能带带宽相比DFT结果大了34%，该结果表明在Ba0.51K0.49BiO3中，由于存在长程库仑屏蔽，电子能带带宽存在相比于DFT的增大效应。在考虑了长程库仑屏蔽后进行GW理论计算，能重复出和实验带宽一致的能带结构。研究还发现，BaKBiO3的超导能隙各向同性，并且存在强电声子耦合效应导致的能带扭折。该能带扭折位于费米能级以下50meV处，其存在表明样品中存在强的电声子耦合效应。通过对能带扭折处的自能分析，我们获得Ba0.51K0.49BiO3的电声子耦合常数为1.3. 该结果证明BaKBiO3是一个强电声子耦合的BCS超导体。相关工作已经发表于Phys. Rev. Lett. 121, 117002 (2018)，并被选为Editor’s suggestions。
