超导能隙对称性是理解超导微观机制的基础。超导能隙对称性的完全确定需要测量超导能隙的⼤⼩以及相位。对于传统的s波超导体,整个费⽶⾯上的超导能隙基本上⼤⼩相等,符号相同。对于⾮常规超导体,不同费⽶⾯之间或者同⼀费⽶⾯上不同区域的超导能隙⼤⼩和符号可以不同,如d波超导体费⽶⾯上超导能隙⼤⼩具有强烈的各向异性,费⽶⾯不同部分具有相反的超导能隙符号。
铜氧化物⾼温超导体是⾮常规超导体的代表体系,虽然其超导机理仍然不清楚,但其d波超导配对对称性得到了⼴泛认可。⻆分辨光电⼦能谱技术(ARPES)由于具有独特的动量分辨能⼒,可以测量超导能隙⼤⼩在动量空间中的分布,在铜氧化物超导体d波超导能隙对称性的确⽴中发挥了重要作⽤。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼超导国家重点实验室SC7组的博⼠⽣⾼强、艾平和刘静(都已毕业),在周兴江研究员和赵林副研究员的指导下,与理论室向涛研究员,韩国Pohang科技⼤学Jin Mo Bok博⼠以及韩国SungKyunKwan⼤学Han-Yong Choi教授等合作,提出了⼀种基于⻆分辨光电⼦能谱技术探测超导能隙符号的新⽅法。
该⽅法在d波铜氧化物超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi2212)的⾼分辨⻆分辨光电⼦能谱测量中得到了验证,并能够⼴泛应⽤到其它⾮常规超导体中。
该⼯作⾸次提出并验证了使⽤⻆分辨光电⼦能谱探测超导能隙符号的⽅法,该⽅法能够推⼴到其它⾮常规超导体,特别是如铁基超导体的多带多费⽶⾯超导体系,使得⻆分辨光电⼦能谱技术能够同时测量超导能隙的⼤⼩和符号,在完全确定超导配对对称性和理解⾮常规超导微观机理中发挥重要作⽤。相关研究成果发表在近期的Nature Communications上。
上述科研⼯作得到国家⾃然科学基⾦委、科技部重点研发计划和中国科学院先导B项⽬等基⾦的资助。