今日Nature：电子掺杂氧化铜超导体中的三维空间电荷激发

cc 6年前 (2018-10-31) 2955浏览

【前言】

高温氧化铜超导体由堆叠的CuO2组成，电子带结构和磁激发主要是二维的，但超导相干性是三维的。这种二分法强调了面外电荷动力学的重要性。目前研究人员已经发现，在光学可达到的有限动量范围内，面外电荷动力学在正常状态下是非相干的。

【成果简介】

今日，来自斯坦福大学的Z. X. Shen, T. P. Devereaux,和W. S. Lee（共同通讯）联合在Nature发表文章，题为“Three-dimensional collective charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors”。作者使用共振非弹性X射线散射来探索布里渊区所有三维空间的电荷动态。电子掺杂氧化铜激发(模式)的极化分析揭示了它们的电荷来源。激发沿着面内和面外两个方向扩散，这揭示了它的三维性质。面外分散的周期性对应于相邻CuO2平面之间的间距，而不是晶体c轴晶格常数，这表明面外库仑相互作用是相干面外电荷动力学的原因。作者观察到的特性是渴望已久的“声等离子体激元”的特征，这是分层系统预测的不同电荷集合模式的一个分支，并被认为在调解高温超导性方面将发挥重要作用。

【图文导读】

图1. 层状电子气中的等离子体激元以及电子掺杂氧化铜的电荷激发1

图2. 区域中心的激发三维性2

图3. 面外等离子体激元分散3

图4.掺杂与等离子体激元的关系4

【总结】

作者集中研究在以前在电子掺杂氧化铜Nd2−xCexCuO4 (NCCO) (x = 0.15)和Sr1−xLaxCuO2中通过共振非弹性X射线散射发现的神秘的“区域中心”激发。在一个不同的电子掺杂氧化铜族La2−xCexCuO4 (LCCO) (x = 0.175)中，作者解析了类似于NCCO在典型面内动量转移时的光谱特征，这表明了这种集体模式在电子掺杂氧化铜中的普遍性。关于其起源的推测包括带内跃迁、量子相位的集体模式和等离子体激元。尽管该模式被怀疑是电荷属性的，但由于在以前的测量中无法区分电荷和磁激发，因此无法进行明确的评估

文献链接：Three-dimensional collective charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors, (Nature, 2018, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0648-3)

本文由材料人编辑部学术组Z,Chen供稿，材料牛整理编辑。

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