中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心懷柔研究部HX-EX1汪信波副研究員與HX-06i于曉輝研究員及其團(tuán)隊(duì)合作,發(fā)展了壓力下的超快泵浦-探測光譜測量裝置,驗(yàn)證了拓?fù)浣^緣體Bi2Se3單晶在壓力條件下存在電子拓?fù)湎嘧円约岸鄠€結(jié)構(gòu)相變[Phys. Rev. B 109, 064307 (2024)]。
近期,利用該裝置研究了鎳基超導(dǎo)體La3Ni2O7在低溫和壓力條件下的超快動力學(xué)響應(yīng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)常壓下,光激發(fā)載流子的弛豫時間在151K附近出現(xiàn)發(fā)散行為,這是能隙打開引起的聲子瓶頸效應(yīng)。結(jié)合其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果,指認(rèn)其在常壓下打開自旋密度波能隙,通過Rothwarf-Taylor模型擬合得到能隙值約為66meV。(2)隨著壓力增加至13.3GPa,自旋密度波轉(zhuǎn)變的溫度和能隙逐漸減小,直到26GPa完全消失。自旋密度波在13.3GPa以上被壓制,與輸運(yùn)測量中超導(dǎo)電性出現(xiàn)的壓力一致,表明自旋漲落對理解該鎳氧化物的超導(dǎo)配對機(jī)制尤為關(guān)鍵。(3)在29GPa以上,再次觀察到能隙打開的特征,轉(zhuǎn)變溫度約為135K,可能與理論預(yù)測的高壓下出現(xiàn)的電荷密度波序相關(guān)?;谏鲜鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果我們建立了鎳基超導(dǎo)體La3Ni2O7中密度波相變在壓力下的演化相圖,為進(jìn)一步理解鎳基超導(dǎo)體中的配對機(jī)制提供關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
相關(guān)研究成果以“Density-wave-like gap evolution in La3Ni2O7?under high pressure revealed by ultrafast optical spectroscopy”為題發(fā)表于Nature Communications [Nat.Commun.15, 10408 (2024)]。物理所博士生孟養(yǎng)浩、山東大學(xué)博士生楊易(與物理所聯(lián)合培養(yǎng))和中山大學(xué)孫華蕾副教授為該論文的共同第一作者,中山大學(xué)的王猛教授、物理所的洪芳副研究員、汪信波副研究員和于曉輝研究員為該論文的共同通訊作者。此外,山東大學(xué)張颯颯教授,物理所雒建林研究員,陳劉城和馬肖莉副主任工程師也參與了該工作。該工作受到中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、深圳市科技創(chuàng)新項(xiàng)目、廣東省磁電物性分析與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置(SECUF)的支持。
文章鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-54518-1

圖. 鎳基超導(dǎo)體La3Ni2O7在低溫和壓力下的超快動力學(xué)響應(yīng)以及密度波相變的壓力相圖。