利用缪子、中子和 ARPES 技术研究反铁磁 La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_{4}$ 中的自旋 - 电荷相互作用

探究自旋密度波 (SDW) 是否导致高温超导铜氧化物中的电荷激发能隙十分困难，因为相图中磁性性质清晰显露的区域与能带色散可见的区域并不重合。一方面，当掺杂浓度从下方趋近 2% 时，长程磁序消失，阻碍了我们进行弹性中子散射 (ENS)。另一方面，当掺杂浓度从上方趋近 2% 时，铜氧化物在低温下变为绝缘体，从而限制了角度分辨光电子能谱 (ARPES) 的应用。事实上，掺杂低于 3% 的样品的 ARPES 数据十分稀缺，且能量分布曲线 (EDCs) 中缺失准粒子峰。主要问题在于极度欠掺杂样品的高电阻率，其引起的充电效应对 ARPES 不利。尽管如此，La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_{4}$ 在 2% 掺杂下的电阻率随温度变化在 100K 附近呈现一个宽阔的极小值。这一极小值为两种实验技术提供了窗口。通过制备一系列在 2% 附近以 $\sim$0.2-0.3% 为步长变化的 LSCO 单晶，我们找到了一种同时适用于两种技术的样品。这使我们能够探索该材料磁性与电子性质之间的相互影响。