掺杂 5$d$ 莫特绝缘体中的载流子密度交叉与准粒子质量增强

铜氧化物中的高温超导出现在对母体莫特绝缘体掺杂之后。低掺杂电子态的显著特征包括霍尔载流子密度最初跟踪掺杂空穴数量,以及各向异性赝能隙的出现;后者以断开的费米弧、在临界掺杂水平 $p^* \approx 0.19$ 处闭合,以及在某些情况下显著增强的载流子有效质量为特征。在 Sr$_2$IrO$_4$ 这一常被视为铜氧化物 5$d$ 类似物的自旋轨道耦合莫特绝缘体中,表面探测已揭示电子掺杂下各向异性赝能隙和费米弧的出现,但相应的 $p^*$ 以及赝能隙闭合的体相特征迄今均未被观测到。在此,我们报道了 Sr$_{2-x}$La$_x$IrO$_4$ 在扩展掺杂范围 0 $\leq x \leq$ 0.20 上的电输运和比热测量。低温下的有效载流子密度 $n_{\rm H}$ 在 $x$ ≈ 0.16 附近表现出从 $n_{\rm H} \approx x$ 到 $n_{\rm H} \approx 1+x$ 的交叉,伴随电导率五个数量级的提升和电子比热六倍增强。这些体相赝能隙现象中的显著相似性,加上电子掺杂 Sr$_2$IrO$_4$ 中超导的缺失,不利于将赝能隙视为前配对态,从而缩小了寻找掺杂莫特绝缘体中超导凝聚态形成关键要素的搜索范围。