HgBa$_2$Ca$_2$Cu$_3$O$_{8+\delta}$ 中占主导地位的顶端氧电子-声子耦合

电子-声子相互作用如何影响铜氧化物高温超导性仍存在争议，并且其在 CuO$_2$ 平面之外的作用在很大程度上被忽视了。这种耦合最显著的证据是光电子能谱中普遍存在的 70 meV 色散扭折，但其微观起源仍在争论中。在此，我们使用氧 $K$ 边共振非弹性 X 射线散射（RIXS）来探测三层铜氧化物 HgBa$_2$Ca$_2$Cu$_3$O$_{8+\delta}$ (Hg1223)。当入射光子能量和偏振都调谐到顶端氧 $1s\!\rightarrow\!2p_z$ 跃迁时，RIXS 谱图显示出至少十个声子泛频的阶梯，间隔均匀为 70 meV，其强度遵循 Franck-Condon 包络，表明存在异常强的电子-声子耦合。结合芯空穴寿命评估的定量模型得出顶端声子耦合能量为 0.25(1) eV，显著大于平面伸缩模式的耦合能量。这样的耦合强度为解释普遍的 70 meV 色散提供了强有力的候选者，并表明主导的电子-声子通道存在于 CuO$_2$ 平面之外。通过将层间晶格动力学从次要因素提升为核心角色，我们的结果为寻求调和强关联、晶格动力学和高温超导性的理论提供了一个新的起点。