Bogoliubov quasiparticle on the gossamer Fermi surface in electron-doped cuprates
Bogoliubov quasiparticle on the gossamer Fermi surface in electron-doped cuprates
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电子掺杂铜酸盐中游丝费米表面上的 Bogoliubov 准粒子
DOI：
10.1038/s41567-023-02209-x
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
19.6
通讯作者：
Rotundu, Costel R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Ke-Jun;Guo, Qinda;Hashimoto, Makoto;Li, Zi-Xiang;Chen, Su-Di;He, Junfeng;He, Yu;Li, Cong;Berntsen, Magnus H.;Rotundu, Costel R.
电子掺杂的铜酸盐一贯表现出强烈的反铁磁相关性，导致普遍认为反铁磁自旋涨落介导这些非常规超导体中的库珀配对。然而，早期的研究表明，尽管反铁磁自旋涨落在动量空间的热点处产生了最大的赝能隙，但超导能隙也在这些位置处最大化。这为自旋涨落介导的配对提出了一个悖论：库珀配对在正常态低能光谱权重被抑制最多的动量处最强。在这里，我们调查这个悖论，并找到证据表明，一个薄纱意味着非常微弱的费米表面可以提供一个解释这些意见。我们研究了Nd 2-xCexCuO 4使用角分辨光电子能谱和直接观察Bogoliubov准粒子。首先，我们解决了先前观察到的重建的主带和状态的热点周围的反铁磁赝能隙的间隙。在反铁磁赝能隙中，我们还观察到具有明显色散的游丝态，在超导临界温度以下，Bogoliubov准粒子的相干峰出现。此外，Bogoliubov准粒子的直接观测允许超导间隙的准确测定，产生的最大值的数量级小于赝间隙，建立这两个间隙的不同性质。我们认为，反铁磁序参数的取向波动是造成游丝态的原因。
Electron-doped cuprates consistently exhibit strong antiferromagnetic correlations, leading to the prevalent belief that antiferromagnetic spin fluctuations mediate Cooper pairing in these unconventional superconductors. However, early investigations showed that although antiferromagnetic spin fluctuations create the largest pseudogap at hot spots in momentum space, the superconducting gap is also maximized at these locations. This presented a paradox for spin-fluctuation-mediated pairing: Cooper pairing is strongest at momenta where the normal-state low-energy spectral weight is most suppressed. Here we investigate this paradox and find evidence that a gossamer—meaning very faint—Fermi surface can provide an explanation for these observations. We study Nd2–xCexCuO4using angle-resolved photoemission spectroscopy and directly observe the Bogoliubov quasiparticles. First, we resolve the previously observed reconstructed main band and the states gapped by the antiferromagnetic pseudogap around the hot spots. Within the antiferromagnetic pseudogap, we also observe gossamer states with distinct dispersion, from which coherence peaks of Bogoliubov quasiparticles emerge below the superconducting critical temperature. Moreover, the direct observation of a Bogoliubov quasiparticle permits an accurate determination of the superconducting gap, yielding a maximum value an order of magnitude smaller than the pseudogap, establishing the distinct nature of these two gaps. We propose that orientation fluctuations in the antiferromagnetic order parameter are responsible for the gossamer states.
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DOI：
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