Bi2Sr2CaCu2O8+x 中轨道有序的发现
超导电性
2024-07-16 v3 强关联电子
摘要
铜酸盐超导性的原始组分为 CuO2 原胞。此处，理论关注通常集中于主导每个铜离子 3d^9 与 3d^10 组态的原子内库仑相互作用。然而，若每个平面氧原子的 2p^6 轨道电子间亦发生库仑相互作用，自发的轨道有序可能分裂其能级。这一长期预言的元胞内对称性破缺应进而产生轨道有序相，其中分隔 2p^6 与 3d^10 轨道的电荷转移能 E 对两个氧原子而言互不相同。本文引入亚晶格分辨的 E(r) 成像技术于 CuO2 研究，并发现 E(r) 的元胞内旋转对称性破缺，两氧原子间能级分裂达 50 meV 尺度。在空间上，该态以正交取向轨道有序的无序 Ising 畴排列，其似乎由掺杂离子所界定，且在其畴壁内出现低能电子四极两级系统。总体而言，这些数据揭示了在欠掺杂 CuO2 中将氧原子轨道能级分裂约 50 meV 的 Q=0 轨道有序态。
引用
@article{arxiv.2302.14855,
title = {Discovery of Orbital Ordering in Bi2Sr2CaCu2O8+x},
author = {Shuqiu Wang and Niall Kennedy and Kazuhiro Fujita and Shin-ichi Uchida and Hiroshi Eisaki and Peter D. Johnson and J. C. Séamus Davis and Shane M. O'Mahony},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.14855},
year = {2024}
}
备注
Manuscript: 21 pages, 4 figures. Methods: 40 pages, 23 figures