【摘 要】
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铁基超导体作为第二大高温超导家族,自发现以来一直是凝聚态物理中的研究热点。尽管理论和实验上投入了大量的精力,但是其超导机理仍然没有得到解决。过渡金属硫化物具有优异的物理化学性质和巨大的应用前景,受到了人们广泛的关注。角分辨光电子能谱技术（ARPES）,作为唯一能直接探测材料内部电子能量、动量和自旋信息的实验手段,在铁基高温超导体以及过渡金属硫化物电子结构的研究中扮演着很重要的角色。本论文使用高分辨
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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铁基超导体作为第二大高温超导家族,自发现以来一直是凝聚态物理中的研究热点。尽管理论和实验上投入了大量的精力,但是其超导机理仍然没有得到解决。过渡金属硫化物具有优异的物理化学性质和巨大的应用前景,受到了人们广泛的关注。角分辨光电子能谱技术（ARPES）,作为唯一能直接探测材料内部电子能量、动量和自旋信息的实验手段,在铁基高温超导体以及过渡金属硫化物电子结构的研究中扮演着很重要的角色。本论文使用高分辨的角分辨光电子能谱系统,详细研究了铁基超导体(Ba0.6K0.4)Fe2As2和过渡金属硫化物MoS2的电子结构。论文主要内容如下:1.简单地介绍了超导体的性质、应用以及发展历程,对铁基超导体的晶体结构、相图、电子结构、超导能隙以及超导机理研究做了综述,最后简单地介绍了过渡金属硫化物的晶体结构和电子结构。2.详细介绍了APRES的基本原理和仪器设备的构造,简单介绍了实验室内深紫外激光ARPES系统、自旋分辨ARPES系统、飞行时间ARPES系统和大动量极低温ARPES系统等。3.使用高分辨的氦灯和激光ARPES对最佳掺杂(Ba0.6K0.4)Fe2As2超导体进行了研究,确定了布里渊区中心Γ点和角落M点的本征电子结构和超导能隙结构。实验表明:（1）.揭示了Γ点附近观察到的平带的起源,是由M点处一个能带在Γ点的复制以及Γ点处一个能带的超导回弯两部分组成;（2）.在超导态和正常态下都直接观察到能带在Γ点和M点之间复制的证据;（3）.在超导态和正常态都同时在M点观察到一个小的电子型能带和一个M型的能带,确定了M点处的超导能隙为5.5 me V,远小于之前所有报道的结果。这些结果解决了关于最佳掺杂(Ba0.6K0.4)Fe2As2电子结构和超导能隙的一系列争议,建立了新的超导能隙图像,为理解铁基超导体的超导机理,检验和建立相关理论提供了关键的信息。4.发现了Fe As基超导体中（π,π）能带复制的普遍存在并揭示了其起源。（1）.利用高分辨ARPES对Ca KFe4As4,KCa2Fe4As4F2和(Ba0.6K0.4)Fe2As2这三种FeAs基超导体的电子结构进行了详细的测量,从测量的费米面和能带结构两方面都发现了存在Γ点和M点之间的（π,π）能带复制;（2）.通过高分辨扫描隧道显微镜测量,发现Ca KFe4As4解理后的表面存在21/2×21/2重构。提出了FeAs基超导体中普遍存在的21/2×21/2表面重构,和电子结构中发现的（π,π）能带复制密切相关。5.研究了(Ba0.6K0.4)Fe2As2的电子结构和超导能隙随着蒸K的演化,发现超导能隙蒸K后得到了显著的增加。（1）.随着蒸K的进行,Γ点的空穴型费米面在不断变小,M点的电子型费米面在不断变大;（2）.超导能隙在蒸K后得到了显著的增加。这些工作表明,(Ba0.6K0.4)Fe2As2的超导转变温度在蒸K之后有可能得到显著提高,需要进一步的实验来证实。6.研究了Mo S2的电子结构随着蒸K的演化,发现了一个新的能带的出现以及半导体-金属-绝缘体的转变。（1）.随着蒸K的进行,观察到半导体-金属转变,导带形成的费米面随着载流子浓度的增加而变大,在导带底部出现了一个新的能带;（2）.继续增加载流子浓度,费米能级附近的谱重开始消失,出现金属-绝缘体转变。
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