Ein Team unter der Leitung von Prof. He Junfeng von der University of Science and Technology of China (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat in Zusammenarbeit mit dem Team des Akademikers Gao Hongjun von der CAS und anderen inländischen und internationalen Forschungsteams den Transporter entdeckt Hove-Singularität (VHS) auf Fermi-Niveau in Kagome-Supraleitern und enthüllte ihren Zusammenhang mit der Supraleitung. Ihre Arbeit wurde veröffentlicht in Naturkommunikation am 28. Juni.
VHS ist ein Sattelpunkt, der elektronenartige und lochartige Energiebänder verbindet, die divergente Elektronenzustandsdichten erzeugen können. Einerseits kann die hohe Elektronendichte von Zuständen in der Nähe von VHS zu einer starken Instabilität der elektronischen Struktur führen. Andererseits können bei VHS lochartige und elektronenartige Leitung nebeneinander existieren, was zu einer unkonventionellen elektronischen Paarung führt.
In der Realität weicht VHS jedoch tendenziell vom Fermi-Niveau des Materials ab, was nur sehr geringe Auswirkungen auf die Niedrigenergiezustände des Materials hat. Daher ist es wichtig, das geeignete Kagome-Material zu finden, um die Wirkung von VHS auf die Supraleitung zu untersuchen.
Die Forscher untersuchten Ta-dotierte CsV3Sb5-Proben und die Verwendung von Ta-Atomen anstelle von V-Atomen kann die supraleitende Übergangstemperatur von 2,5 K in CsV3Sb5 auf 5,5 K in CsV3-xTaxSb5 (x~0,4) erhöhen. Winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie wurde verwendet, um die elektronischen Strukturen sowohl von CsV3Sb5- als auch von Ta-dotierten CsV3-xTaxSb5-Proben zu untersuchen.
Die Ergebnisse zeigten, dass das VHS in CsV3Sb5 vor dem Eintritt in den supraleitenden Zustand aufgrund der Neukonfiguration der Energiebänder durch die Elektronendichtewelle unterhalb des Fermi-Niveaus liegt und fast nichts zur Supraleitung beiträgt, wohingegen sich das VHS in CsV3-xTaxSb5 genau an diesem befindet Fermi-Niveau, in Übereinstimmung mit First-Principles-Berechnungen.
Weitere Experimente zeigten, dass eine starke Korrelation zwischen der supraleitenden Übergangstemperatur und der Energieposition des VHS relativ zum Fermi-Energieniveau besteht, was die Machbarkeit einer VHS-verstärkten Supraleitung in Kagome-Supraleitern aufzeigte.
Darüber hinaus fanden die Forscher durch Rastertunnelmikroskopie-Experimente heraus, dass der supraleitende Zustand in CsV3-xTaxSb5 deutlich andere Eigenschaften als der supraleitende Zustand in CsV3Sb5 aufweist, was auf die Möglichkeit einer unkonventionellen Paarungssupraleitung im Van-Hove-Szenario hinweist.
Mehr Informationen:
Yang Luo et al., Eine einzigartige Van-Hove-Singularität im Kagome-Supraleiter CsV3-xTaxSb5 mit verbesserter Supraleitung, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39500-7
Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China