非常规的电荷和自旋密度波

封东来

复旦大学物理系

Abstract

电荷和自旋密度波(CDW, SDW)是存在于固体中的两种基本有序形态。探寻电荷、自旋有序的形成机理一直是凝聚态物理领域的研究热点。我们在利用角分辨光电子能谱研究各种密度波体系的电子结构过程中,发现它们的微观机理往往超乎常规。在本报告中,我拟举几例说明复杂材料中丰富而奇特的密度波有序现象。

1.过渡金属二硫化合物是最早发现的二维CDW体系。但其机理一直不能纳入常规费米面嵌套理论框架。我们在NaxTaS2中证明是大范围“费米域”上的电子合作产生了CDW,提出了一种新的“费米域”驱动型CDW形成机理[1]。 并且该“费米域” 驱动的CDW机理可以解释在经典超导体NbSe2中的CDW,从而解决了一个长期困扰凝聚态物理界的经典难题[2]. 这个新的机理扬弃了传统的CDW理论,建立了更为全面和普适的CDW物理图像,而费米面嵌套理论成为其特例。

2. 激子型的CDW机理早在上世纪70年代就被Kohn提出,但其在自然界是否存在一直有争议,我们证明在CuxTiSe2中的CDW就是激子机理导致的,解决了一个困扰此领域几十年的悬疑 [3].

3.铁基超导体是凝聚态物理领域的重大发现,其相图中存在着超导相和SDW相。SDW的成因及其与超导电性的关系,成为人们关注的焦点。我们发现铁基超导母体中SDW的成因是交换相互作用造成的能带劈裂[4]。并在Sr1-xKxFe2As2体系中独立发现了SDW和超导共存的证据,证明这是一种全新的超导基态[5]

 

1. D. W. Shen et al. Phys. Rev. Lett. 99 216404 (2007)

2. D. W. Shen et al. Phys. Rev. Lett. 101226406 (2008)

3. J. F. Zhao et al. Phys. Rev. Lett. 99,146401 (2007)

4. L. X. Yang et al. Phys. Rev. Lett. 102, 107002 (2009)

5. Y. Zhang et al. Phys. Rev. Lett. in press (2009)