纯金属中的磁性杂质与传导电子耦合使得杂质自旋被屏蔽,在金属费米能级处产生强烈的共振态,从而剧烈改变金属的物理性质这就是近藤效应。对于单粒子隧穿实验,局域共振和巡游电子的量子相干将导致微分电导谱表现为法诺线型。在包含磁性杂质的传统超导体中,近藤屏蔽和超导序的共存与竞争已被实验所观测到。对于超导极其可能拥有磁性起源的铁基高温超导,研究磁性杂质在超导态诱导的束缚态和可能的近藤共振,具有十分现实的意义。

南京大学物理学院的闻海虎教授,杨欢副教授,方德龙博士生与中科院物理研究所的任聪副研究员,王震宇博士等成员首次在铁基超导体NaFe0.96Co0.03Mn0.01As样品中发现表面磁性吸附原子对电子局域态密度的剧烈改变。

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图1. NaFe0.96Co0.03Mn0.01As样品的表面形貌像。其中A型缺陷可以被针尖操控,如图b和c所示,说明该缺陷为表面吸附原子。

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图2. 在吸附原子附近测量得到的微分电导谱,其正比与电子局域态密度。在-20mV附近出现明显的共振峰。随着温度升高,峰的强度逐渐减弱且位置向费米能级移动。用法诺公式可以很好的拟合出该类谱线。

在低温下,在吸附原子附近测量得到的微分电导谱依然表现出明显的超导特性,但高能部分被剧烈修正,形成一个尖锐的近藤共振峰。用法诺公式拟合可以得到系统的近藤温度TK约为130K。同时,该谱型随温度的演化规律也可以被近藤共振行为所描述,进一步证明了在吸附原子附近近藤效应在起着重要作用。在超导态,吸附原子并没有诱导出清晰的能隙内束缚态,这也可以用杂质与准粒子有效耦合导致杂质自旋被近藤屏蔽来解释。该工作已发表于Physical Review B, 89 214515 (2014)。以上工作得到了基金委和科技部973项目的经费支持。