绘制超导体中杂质束缚态的轨道结构

超导体内的磁性原子杂质会局部扭曲超导性。它们作为破坏时间反演对称性的势散射库珀对，从而导致具有隙内激发能的局域束缚态，此处称为 Shiba 态。大多数研究 Shiba 态的传统方法将磁性杂质视为具有各向同性交换相互作用的点散射体，而通常忽略了磁性杂质复杂的内部结构。在此，我们表明 Shiba 态的数量和形状与杂质的自旋极化原子轨道相关，这些轨道与超导宿主杂化，这一点得到了密度泛函理论（Density Functional Theory）模拟的支持。利用高分辨率扫描隧道谱，我们在空间上绘制了 Pb(111) 中亚表面铬原子上发现的五个 Shiba 激发，解析了它们的粒子和空穴分量。虽然粒子分量的图谱类似于嵌入 Cr 原子的 \textit{d} 轨道，但空穴分量与它们有很大不同。Shiba 态的轨道指纹从而揭示了杂质的磁基态，并识别了散射通道和相互作用，这些都是设计原子尺度超导器件的宝贵工具。