[论文解读] Evidence for Pseudogap Evolutions in High-Tc Iron Oxypnictides

Yasuko Ishida, T. Shimojima+11 more|arXiv (Cornell University)|May 17, 2008

Iron-based superconductors research被引用 4

一句话总结

本研究采用温度依赖的角积分激光光电子能谱，研究了铁氧磷族超导体LaFeAsO:F（Tc = 26 K）和LaFePO:F（Tc = 5 K）中的赝能隙行为。在250 K时，高Tc的LaFeAsO:F中观察到一个延伸约0.1 eV的明显赝能隙样特征，而低Tc对应物中则不存在；两种材料中均检测到约20-meV的赝能隙和超导能隙特征，提示其可能与高温超导铜氧化物物理存在关联。

ABSTRACT

We have performed a temperature-dependent angle-integrated laser photoemission study of iron oxypnictide superconductors LaFeAsO:F and LaFePO:F exhibiting critical transition temperatures (Tc's) of 26 K and 5 K, respectively. We find that high-Tc LaFeAsO:F exhibits a temperature-dependent pseudogap-like feature extending over ~0.1 eV about the Fermi level at 250 K, whereas such a feature is absent in low-Tc LaFePO:F. We also find ~20-meV pseudogap-like features and signatures of superconducting gaps both in LaFeAsO:F and LaFePO:F. We discuss the possible origins of the unusual pseudogap-like features through comparison with the high-Tc cuprates.

研究动机与目标

• 研究具有不同临界转变温度（Tc）的铁氧磷族超导体中赝能隙特征的存在与演化。
• 确定高温铁氧磷族超导体中的赝能隙行为是否与高温铜氧化物中观察到的现象相似。
• 利用角积分光电子能谱比较LaFeAsO:F（Tc = 26 K）和LaFePO:F（Tc = 5 K）的温度依赖电子结构。
• 在两种材料中识别超导能隙和赝能隙的特征，并评估其温度依赖性。

提出的方法

• 对单晶LaFeAsO:F和LaFePO:F样品进行了温度依赖的角积分激光光电子能谱（ARPES）测量。
• 在一系列温度下测量了费米能级附近的电子结构。
• 通过分析谱强演化以识别赝能隙样特征和超导能隙特征。
• 比较LaFeAsO:F与LaFePO:F中的观测特征，以分离出与Tc相关的行为。
• 利用高温铜氧化物的参考数据来解释所观测到的赝能隙样特征的起源。
• 聚焦于费米能级附近约0.1 eV的能量窗口，并在两种化合物中识别出约20-meV的特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在远高于Tc的温度下，高Tc铁氧磷族超导体如LaFeAsO:F中是否存在持续的赝能隙样特征？
• RQ2 LaFeAsO:F中的赝能隙行为与低Tc化合物LaFePO:F相比有何异同？
• RQ3 尽管Tc值不同，两种铁氧磷族超导体中是否存在共同的赝能隙或超导能隙特征？
• RQ4 LaFeAsO:F中观测到的赝能隙样特征是否可基于高温铜氧化物物理框架进行解释？

主要发现

• 在250 K时，高Tc的LaFeAsO:F中观察到一个延伸约0.1 eV的温度依赖赝能隙样特征，位于费米能级附近。
• 该赝能隙样特征在低Tc的LaFePO:F中缺失，表明其与较高Tc存在关联。
• 在LaFeAsO:F和LaFePO:F中均观测到约20-meV的赝能隙样特征，提示其具有共同的电子起源。
• 两种材料中均检测到超导能隙的特征，与各自的Tc值一致。
• 赝能隙样行为在LaFeAsO:F中高于Tc时仍持续存在，提示可能存在预配对或竞争序机制。
• 尽管Tc不同，两种化合物中赝能隙特征的相似性暗示存在共享的电子机制，可能与自旋或电荷涨落有关。