几类超导和重费米子材料的点接触谱研究

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超导和重费米子材料是当前凝聚态物理研究的重要课题,探索超导的能隙,研究重费米子材料中f电子和巡游电子间的杂化对相关材料性质的理解至关重要。通过点接触谱测量,本论文讨论了几类超导材料的能隙结构,包括β-PdBi2,(PbSe)1.12(TaSe2)和 Ca3Ir4Sn13,同时研究了 重费米子材料 Ce2PdIn8,Ce3PdIn11和近藤半导体CeRu2Al10中f电子的行为。(1)β-PdBi2超导体具有拓扑表面态,因此可能对应拓扑超导。通过点接触谱研究,我们发现β-PdBi2的点接触谱电导曲线不存在本征的零偏压峰,而是经典的双峰结构。BTK模型拟合表明β-PdBi2的超导态具有一个完全打开的能隙,且随温度或磁场的变化符合BCS的行为。尽管如此,不能完全排除β-PdBi2的拓扑表面态是拓扑超导的可能。(2)Cl(Br)掺杂的层错超导化合物(PbSe)1.12(TaSe2)具有天然的异质结构,是单层PbSe和TaSe2的交互堆叠。理论计算表明单层PbSe是拓扑晶格绝缘体,因此Cl(Br)掺杂的(PbSe)1.12(TaSe2)可能是拓扑超导体。然而,我们的点接触谱电导曲线具有经典的双峰结构,BTK拟合表明其超导态对应完全打开的s-波能隙,且能隙随温度或磁场的变化符合BCS的行为。实验结果表明Cl(Br)掺杂的(PbSe)1.12(TaSe2)是中等电声子耦合的s波超导,其超导电性可能与PbSe和TaSe2之间的电荷转移有关。(3)超导体Ca3Ir4Sn13中结构相变和超导的关系值得关注,而其超导能隙结构仍存在争议。点接触谱电导曲线的单能带BTK拟合不符合BCS的温度行为,而两能带BTK拟合则比较合理。相关结果表明Ca3Ir4Sn13可能是两能带超导体,能隙分别为△1=15 meV 和 △2=0.52meV。(4)重费米子材料Ce2PdIn8和Ce3PdIn11是经典“115”家族的变体,通过点接触测量,我们发现在近藤相干温度以下它们的电导曲线都呈现出不对称的Fano谱线特征,起源于局域f电子和传导电子间因近藤相互作用而形成的相干杂化。(5)近藤半导体CeRu2Al10表现出奇异的反铁磁行为,其奈尔温度TN远大于RKKY相互作用的预期值。多个晶向的点接触谱测量结果表明CeRu2Al10在TN以下费米面打开一个各向异性的电荷能隙,且随温度的演化满足平均场理论,该能隙可能与反铁磁相变密切相关。同时,低温下的非对称电导双峰表明新的杂化能隙形成,对应其重费米子行为。
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