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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(ΔEF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KCa2Fe4As4F2K12442Tc = 33.5 K)和Ni掺杂的KCa2(Fe0.95Ni0.05)4As4F2Ni-K12442Tc = 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1a)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K12442M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2022729日发表于Phys. Rev. B 106, 014523 (2022)】。


1 K12442(a)Ni-K12442(b)在不同温度下的光电导谱。(a)(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。