烧绿石晶格超导体中平带与狄拉克锥的观测

当电子动能与库仑相互作用相当时，常出现涌现相。寻求作为此类涌现相宿主的材料体系的一种途径是实现由于晶体结构固有的几何阻挫导致的电子波函数局域化，从而产生平电子带。近来，此类努力在二维 kagome 晶格中发现了广泛的奇异相，包括磁序、时间反演对称性破缺电荷序、向列相与超导性。然而，kagome 层间的耦合破坏了完全淬灭动能所需的多重干涉。本文证明交织的 kagome 网络——烧绿石（pyrochlore）晶格——可承载三维（3D）电子波函数局域化。同时，烧绿石晶格的非对称（nonsymmorphic）对称性保证布里渊区 X 点的所有能带交叉均为 3D 无隙狄拉克点，这在理论上已被预言但从未在实验上观测到。通过角分辨光电子能谱、基本晶格模型与密度泛函理论计算相结合，我们研究了具有烧绿石子晶格的 Laves 相超导体 CeRu$_2$ 的新颖电子结构。我们观测到源于 Ce 4$f$ 轨道以及 Ru 4$d$ 轨道 3D 破坏性干涉的平带。我们进一步观测到 X 点处非对称对称性保护的 3D 无隙狄拉克锥。我们的工作确立了烧绿石结构作为实现和调控交织拓扑与多体相互作用的新颖涌现相的有前景晶格平台。