铁基超导体中的浅带引起广泛关注，一方面由于浅带使材料处于Lifshitz转变附近，从而导致打破时间反演对称的s+is奇异配对对称性，另一方面由于浅带导致大的Δ/EF比值（Δ和EF分别表示超导能隙和费米能），可能使材料处于弱关联的Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)和强关联的玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC)渡越区域。在BCS-BEC渡越区域，超导转变温度Tc以上存在预配对导致的赝能隙。角分辨光电子能谱(ARPES)实验在新发现的12442型铁基超导体KCa2Fe4As4F2中观测到布里渊区的M点存在非常浅的能带。研究K12442中浅带所起的作用可能为理解铁基超导体的配对机制带来新的启示。
我们利用红外光谱研究了KCa2Fe4As4F2（K12442，Tc = 33.5 K）和Ni掺杂的KCa2(Fe0.95Ni0.05)4As4F2（Ni-K12442，Tc = 29 K）在不同温度下的光学响应（如图1所示）。发现两个样品5 K的光电导谱都显示了无节点的超导能隙。K12442中的超导能隙∆约为8.7 meV，对应2∆/kBTc = 6.03，说明样品中存在强耦合超导配对；对于Ni-K12442，∆约为4.6 meV，导致2∆/kBTc = 3.68，和BCS弱耦合配对相符。更有趣的是，在75 K以下，K12442的光电导谱上出现了赝能隙[如图1（a）中的箭头所示]，且其随温度降低逐渐演变成了超导能隙，然而在Ni-K12442中并没有观察到这种现象。考虑到K12442中M点附近存在浅带，而Ni-K12442中浅带被Ni掺杂消除，我们认为K12442中的赝能隙和强耦合超导可能与浅带密切相关。该工作于2022年7月29日发表于【Phys. Rev. B 106, 014523 (2022)】。
图1 K12442(a)和Ni-K12442(b)在不同温度下的光电导谱。(a)和(b)中的插图分别显示了5 K下两个样品在低频处的光电导谱。
该工作是闻海虎教授团队与中科院物理研究所罗会仟研究员、李世亮研究员团队合作完成。中科院物理研究所团队提供了高质量的单晶样品。文章共同第一作者是郝家颢和洪文山博士；通讯作者是戴耀民教授，罗会仟研究员和闻海虎教授。
此工作得到国家重点研发计划、中科院战略性B类先导和自然科学基金等项目的支持，在此表示感谢。