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銅基超導(dǎo)中電荷條紋相詳解

中科院半導(dǎo)體所 ? 來(lái)源:量子材料QuantumMaterials ? 2023-08-09 10:35 ? 次閱讀
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作為一般性的思辨,小編“想象”凝聚態(tài)物理主要關(guān)注點(diǎn)之一便是從長(zhǎng)程有序態(tài)到完全無(wú)序態(tài)的跨越。這里所謂跨越,就涉及“長(zhǎng)程有序態(tài)”和“完全無(wú)序態(tài)”兩個(gè)極端,也涉及它們之間的中間態(tài)。一般情況下,兩個(gè)極端態(tài)的物理描述通常是簡(jiǎn)潔的、直截了當(dāng)?shù)摹N锢韮?nèi)涵豐富、且蘊(yùn)含未來(lái)的,多是中間物態(tài)。揭示它們之真面目,其實(shí)不是容易的問(wèn)題。筆者孤陋寡聞,不知道凝聚態(tài)物理和統(tǒng)計(jì)物理是否明確給出這些中間物態(tài)是什么、有多少。但是,至少可以說(shuō),這樣的答案不是唯一的,雖然不唯一的道理也語(yǔ)焉不詳。不過(guò),舉幾個(gè)例子,覆蓋從最經(jīng)典到最量子體系,總是可以的。注意到,這些例子更多出自筆者的自言自語(yǔ)、自以為是:

(1) 固溶體材料。晶體物理教科書(shū)早就提示,以單質(zhì) (單晶) 為一個(gè)極端 (嚴(yán)格周期),以完全無(wú)序的非晶物態(tài)為另一個(gè)極端,構(gòu)成固溶體材料的兩端邊界。除非形成一些中間化合物 (新的嚴(yán)格倍周期),否則,不管是二元固溶體,還是三元固溶體,晶格周期不可避免會(huì)有畸變,嚴(yán)格的平移對(duì)稱和長(zhǎng)程序會(huì)部分喪失,就如圖 1 所示的一般形象表達(dá)。對(duì)二元固溶體,有基于固溶假設(shè)的熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)描述。線性近似下,晶體結(jié)構(gòu)及性能的線性近似依然可以部分 work。到三元或更高元體系,線性近似和多參數(shù)統(tǒng)計(jì)描述,就有吃力和偏離實(shí)際的表現(xiàn)。可以想象,這一畸變,延伸到無(wú)窮多元固溶體的情況,可作為對(duì)無(wú)序物態(tài)的某種漸近。為進(jìn)一步突破材料性能的天花板,還可繼續(xù)尋找可能的中間物態(tài)。最近,所謂“高熵合金”的研究,即是一例:一般認(rèn)為五元或更多大致同類的元素組成的固溶體,就是高熵合金,其中可能出現(xiàn)一些與二元、三元固溶體系很不一樣的行為。材料人多從高熵角度切入,討論高熵材料的結(jié)構(gòu) - 性能關(guān)系;物理人可能更愿意從 emergentphenomena 的角度看去,以體會(huì)個(gè)中可能的物理。

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圖 1. 固溶體材料從長(zhǎng)程嚴(yán)格周期結(jié)構(gòu)走向完全無(wú)序結(jié)構(gòu)的一些碎片描述。

當(dāng)然,如果真要走向完全無(wú)序態(tài)這個(gè)極端,不大可能通過(guò)往體系中添加足夠多 (十種或二十種?) 元素去構(gòu)造,畢竟自然界也沒(méi)有那么多“性情類似”的元素。電負(fù)性差別大的元素混合在一起,會(huì)形成另外的長(zhǎng)程序化合物,演繹另外的故事。材料人則找到另外一種策略,即通過(guò)快冷過(guò)程壓制體系走向平衡態(tài)的進(jìn)程,助力高度無(wú)序的非晶結(jié)構(gòu) (據(jù)說(shuō)是亞穩(wěn)態(tài)) 的形成,來(lái)漸近無(wú)序物態(tài)這個(gè)極端。當(dāng)然,需要提及,冷卻快慢與體系穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元復(fù)雜度有關(guān)。一般的無(wú)機(jī)玻璃形成,就是一個(gè)例子。那里,并不需要很快的冷卻過(guò)程,即可形成高度無(wú)序的玻璃態(tài)。實(shí)話說(shuō),這樣的漸近,距離理想的無(wú)序極端態(tài)有多遠(yuǎn)?其實(shí)是一個(gè)令人糾結(jié)的問(wèn)題:什么是完全無(wú)序態(tài),并非是很好回答!無(wú)序物態(tài),沒(méi)有可測(cè)的序參量或熱力學(xué) features。而 features 本身是什么,并沒(méi)有很清晰的認(rèn)知。

(2) 鐵電材料。請(qǐng)?jiān)试S小編“掰扯”第二個(gè)例子,即鐵電態(tài),只是因?yàn)閷?duì)此較為熟悉。極性晶格橫光學(xué)模,若凍結(jié)于波長(zhǎng)無(wú)限處,即對(duì)應(yīng)鐵電長(zhǎng)程序。這是鐵電物態(tài)的一個(gè)極端。電偶極子完全無(wú)序分布 (非熱激活導(dǎo)致的無(wú)序),可作為另一端,即偶極子液體態(tài)。對(duì)長(zhǎng)程鐵電序,確定其鐵電性能天花板并不難。另一端的偶極子液體態(tài),被視作無(wú)序物態(tài),對(duì)其物理描述也簡(jiǎn)單直接,就如統(tǒng)計(jì)物理的氣體 / 液體一般,其性能也多屬平庸。要捅破鐵電性能的天花板,似乎就得求助于中間態(tài)。

鐵電人都知道,在此兩個(gè)極端之間,有超順電、弛豫鐵電、量子順電等諸多物態(tài),如圖 2(A) 所示,一定還有尚未清晰揭示的其它態(tài)。有趣的是,今天幾乎所有令人神往的效應(yīng),似乎都發(fā)生在這些中間態(tài)中:(a) 量子順電性,描述量子漲落擾亂鐵電長(zhǎng)程序臨界凍結(jié),從而最大程度發(fā)揮鐵電相變點(diǎn)處的巨大介電響應(yīng),表現(xiàn)為量子順電溫度區(qū)段有巨高的介電平臺(tái)。(b) 超順電,是一個(gè)本質(zhì)并未很明晰的中間態(tài),其主要特征是極低溫區(qū)趨于發(fā)散的介電響應(yīng)。按道理,溫度趨于零,經(jīng)典意義上的偶極子集合態(tài)很容易被凍結(jié),介電響應(yīng)應(yīng)該被嚴(yán)重削弱才對(duì)。其次,在介電趨于發(fā)散的區(qū)域,可能存在一些中間過(guò)程,表現(xiàn)為在對(duì)數(shù)化的介電 - 溫度倒數(shù)標(biāo)度關(guān)系中出現(xiàn)了拐折點(diǎn)。這些拐點(diǎn),與微觀層面的類極化團(tuán)簇有某些聯(lián)系,但微觀機(jī)制尚不清楚。類似于 Parisi 教授針對(duì)自旋玻璃提出的“復(fù)制對(duì)稱性破缺 (brokenreplica symmetry)”,可能是這些中間過(guò)程的根源。(c) 弛豫鐵電態(tài),是一類特別的介觀疇結(jié)構(gòu)集合,因伴隨有巨壓電響應(yīng)而備受關(guān)注。看起來(lái),弛豫鐵電,可能也是“復(fù)制對(duì)稱性破缺”的后果,或者說(shuō)統(tǒng)計(jì)物理的“各態(tài)歷經(jīng) / 遍歷性 ergodicity”破缺有可能導(dǎo)致很強(qiáng)的壓電響應(yīng)。

問(wèn)題是,大多數(shù)鐵電中間態(tài)的微觀實(shí)驗(yàn)證據(jù)和量子層面的理論描寫(xiě),都是欠缺的。弛豫鐵電態(tài)為何會(huì)有那么大的壓電響應(yīng)?也還是一個(gè)未能簡(jiǎn)潔闡明的問(wèn)題。拓展開(kāi)去,諸如介電玻璃、應(yīng)變玻璃等效應(yīng),也可歸屬于鐵電中間態(tài)。這些“比比皆是”的中間態(tài),比之兩個(gè)極端態(tài)有更多吸引人的性能,似乎在為“水至清則無(wú)魚(yú)”的樸素哲學(xué)辯護(hù)。

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圖 2. 鐵電材料 (A) 和磁性材料 (B) 的各種中間態(tài)拾零。在 (A) 中,列出了長(zhǎng)程鐵電序 / 反鐵電序與電偶極子無(wú)序液體態(tài) (原出處為 Paraelectric,小編予以篡改為偶極子液體態(tài)) 之間的若干中間態(tài),未及窮舉亦不可能窮舉。在 (B) 中,自旋組成的經(jīng)典和量子體系中,長(zhǎng)程自旋序與自旋液體態(tài)之間的各種中間態(tài)就更多了,未及窮舉亦不可能窮舉。“量子磁性”領(lǐng)域?qū)W⒂诖祟愇锢淼难芯俊?/p>

(3) 磁性材料。類似地,對(duì)磁性材料,鐵磁 / 反鐵磁長(zhǎng)程序是物態(tài)的一端,自旋液體是另一端。鐵磁 / 反鐵磁態(tài)及其性質(zhì)不難確定,并已得到充分的理解和廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上,要革新磁性性能并發(fā)現(xiàn)新效應(yīng),就得如固溶體和鐵電材料那般,去中間態(tài)中尋找可能性。現(xiàn)已知的中間態(tài),包括超順磁、自旋玻璃等阻挫磁態(tài)和若干高階局域自旋序如手征性、渦旋、斯格明子等。這些中間態(tài),可用圖 2(B) 列舉的幾類來(lái)大致體現(xiàn)。有意思的是,由于自旋很強(qiáng)的量子屬性,這些中間態(tài)亦展示豐富的量子效應(yīng),并與量子材料若干重大主題密切相關(guān)。這些中間態(tài)比鐵磁 / 反鐵磁和一般自旋液體這兩個(gè)極端似乎更有意思。例如量子自旋液體 QSL,是備受關(guān)注且最接近自旋液體態(tài)一端的自旋量子態(tài)。因?yàn)榭臻g的反鐵磁關(guān)聯(lián),這一 QSL 與單態(tài)超導(dǎo)電子配對(duì)聯(lián)系起來(lái)。又例如斯格明子,其獨(dú)特的實(shí)空間磁結(jié)構(gòu),成為自旋電子學(xué)近年來(lái)的生長(zhǎng)點(diǎn)。再例如手征性,因?yàn)榕c霍爾效應(yīng)和能帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,手征性也成為物理人追捧的對(duì)象。

與鐵電中間態(tài)缺乏好的理論描述不同,對(duì)這些磁性中間態(tài)的描述要豐富得多。高度磁阻挫,已成為量子磁性的主要載體,諸如 Kitaev 量子自旋液體態(tài)甚至都有嚴(yán)格的理論描寫(xiě)。這些年來(lái),物理人提出了諸多量子層面的理論,并積累了不少實(shí)驗(yàn),算得上眼花繚亂、豐富多彩,在此也不再啰嗦。

(4) 非常規(guī)超導(dǎo)。從唯象理論角度,對(duì)非常規(guī)超導(dǎo)這類更量子的體系也可作如是討論。純粹的“庫(kù)珀對(duì)凝聚形成超導(dǎo)”的物理,可算超導(dǎo)電性的一個(gè)極端。另一極端,以銅基超導(dǎo)為例,可以是 Cu 自旋的長(zhǎng)程反鐵磁態(tài)。基于最初級(jí)物理,超導(dǎo)態(tài)與長(zhǎng)程量子序是絕對(duì)抵觸的。為了實(shí)現(xiàn)電子配對(duì)和庫(kù)珀對(duì)輸運(yùn),銅基、鐵基等非常規(guī)超導(dǎo)體也是拼了,將一切長(zhǎng)程序全數(shù)打碎:磁序、電荷序、軌道序,都是可輸運(yùn)的庫(kù)珀對(duì)之死敵。即便是電荷完全自由的金屬態(tài),其中的載流子運(yùn)動(dòng)和散射,也是電子配對(duì)的天然對(duì)手,更別說(shuō)費(fèi)米子與玻色子在物理本質(zhì)上的差別。

這里的問(wèn)題是,物理人三招九試,就 (至少認(rèn)為) 搞清楚了超導(dǎo)態(tài)的庫(kù)珀對(duì)凝聚而超流的漂亮簡(jiǎn)潔圖像和電 - 聲子耦合形成庫(kù)珀對(duì)的機(jī)制。不過(guò),按照 BCS 理論,超導(dǎo)電性的天花板就在那里。突破之,才是很多物理人的價(jià)值和意義!這么多年掘地三尺式的探索,的確也給了物理人足夠的展示:兩個(gè)極端之間的、部分有序 / 局域有序的中間態(tài),是亦敵亦友的。這些中間態(tài),才可能是物理豐富之地,才有可能是突破天花板之所。因此,著力揭示兩個(gè)極端態(tài)之中間區(qū)域的物理,變成了超導(dǎo)物理的中心議題。

其實(shí),如上絮叨的四個(gè)實(shí)例,并無(wú)太多新意,不過(guò)是圍繞朗道對(duì)稱性破缺和相變物理的一些討論。本來(lái),朗道相變理論是要預(yù)知如何從高對(duì)稱相、經(jīng)歷對(duì)稱性破缺、到低對(duì)稱相,即從一個(gè)極端到另一個(gè)極端。朗道理論的確取得很大成功,問(wèn)題是對(duì)這些中間相的預(yù)測(cè)嘗試卻并不多見(jiàn)。如上絮叨的四個(gè)實(shí)例,只是想強(qiáng)調(diào)中間態(tài)的重要性和未可預(yù)知性,只是想以某種具有一般性的物理思辨去展示如下訴求:

這些中間態(tài),到底發(fā)生了什么?它們的命運(yùn)到底如何?

回答這個(gè)訴求,似乎就需要去了解:(1) 這些中間相的幾何形態(tài)與尺度;(2) 它們的能標(biāo)大小;(3) 它們大多是一階的、很強(qiáng)的相互作用被壓制后產(chǎn)生的物態(tài),對(duì)吧?是由哪些“山中無(wú)老虎、猴子稱霸王”的高階相互作用來(lái)決定;(4) 如果這些高階相互作用也被完美阻挫、壓制,結(jié)果是否就是另一極端的超導(dǎo)態(tài)?

行文至此,我們似乎明白了一些共同特征。那些高性能材料及其結(jié)構(gòu) - 性能關(guān)系的改進(jìn)提升,必須要去探索中間相及其動(dòng)力學(xué),去揭示它們是有利還是不利于效應(yīng) / 性能的提升。這里以銅基高溫超導(dǎo)體中的中間相作為一個(gè)主題,展開(kāi)討論。對(duì)這一主題,諸多科普公眾號(hào)都刊登過(guò)“數(shù)不盡”的文章。

不妨來(lái)梳理看看這個(gè)主題有一些什么圖像:

(1) 銅氧化物超導(dǎo)有四十年的研究積累,該被探索的問(wèn)題基本上都反復(fù)推敲過(guò),要有新的理解和做出新意的工作不容易。考慮兩個(gè)維度:從空穴摻雜濃度維度,隨濃度增加,銅氧化物從長(zhǎng)程反鐵磁初態(tài)到超導(dǎo)態(tài),中間經(jīng)歷的量子相主要是電荷有序條紋相(charge-ordered stripes, CO-stripes) 或 / 和電荷密度波(charge-density wave, CDW)。這類長(zhǎng)程條紋相在贗能隙區(qū)域內(nèi)始終存在,一些高精度測(cè)量甚至認(rèn)為在超導(dǎo)相區(qū)內(nèi)也存在短程條紋相 (short-rangeCO-stripes) 或局域 CDW。隨后體系進(jìn)入超導(dǎo)區(qū)域 (呈現(xiàn)穹頂狀)。超越超導(dǎo)相區(qū),就是所謂的過(guò)摻雜區(qū)及至費(fèi)米液體區(qū),此處一般認(rèn)為不再存在條紋相或 CDW。這些結(jié)果看來(lái)合情合理,也暗示從長(zhǎng)程反鐵磁序開(kāi)始,到長(zhǎng)程條紋相 / CDW、再到短程條紋 / CDW 與超導(dǎo)相共存,最后到過(guò)摻雜區(qū)條紋相 / CDW消失,構(gòu)成一條完整的、承前啟后或前因后果的維度鏈條。另一方面,固定某些空穴摻雜濃度,去看溫度變化的維度,類似的分析也可以貫穿其中。圖 3 所示乃以 La2-xBaxCuO4為例體現(xiàn)這兩個(gè)維度的示意性圖像,在此不再細(xì)致討論。

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圖 3. La2-xBaxCuO4銅氧化物超導(dǎo)相圖的簡(jiǎn)單示意:從左側(cè)的長(zhǎng)程反鐵磁絕緣態(tài),通過(guò)空穴載流子摻雜,導(dǎo)致各種中間物態(tài) (如這里的電荷條紋態(tài)) 并與超導(dǎo)相共存。

(2) 簡(jiǎn)單從電 - 聲耦合出發(fā),物理人早就知道銅氧化物中電 - 聲子關(guān)聯(lián)既可能誘發(fā)庫(kù)珀對(duì),亦可能引起條紋相。留給我們的印象是這兩個(gè)態(tài)在相互競(jìng)爭(zhēng)、此起彼伏。因此,揭示條紋相的形成對(duì)理解高溫超導(dǎo)、并尋找超越之道有意義。更進(jìn)一步,這些電荷條紋相,既將電荷與自旋自由度聯(lián)系起來(lái),也與焉能隙相有關(guān),因此厘清個(gè)中淵源會(huì)更有意義。不過(guò),小編是外行,較少有那種“只緣身在此山中”的問(wèn)題,才敢于大膽想象:這些電荷條紋相,特別是短程的 stripes,是否就是超導(dǎo)庫(kù)珀對(duì)凝聚必然的伴生或?qū)\生?也就是說(shuō),在非常規(guī)超導(dǎo)態(tài)中,不可能根除此類 stripes 相,甚至短程的 stripe 相亦或是超導(dǎo)態(tài)形成的前提?不管是哪一種,揭示這些條紋相的形成演化可能顯得很重要!

基于以上兩重梳理,大概可以認(rèn)定:對(duì)典型的銅氧化物超導(dǎo),隨空穴摻雜濃度增加,隨溫度升高,長(zhǎng)程電荷條紋相會(huì)在欠摻雜區(qū)逐漸演化為短程條紋相,并進(jìn)入超導(dǎo)穹頂之下。而穿越超導(dǎo)區(qū)域,進(jìn)入過(guò)摻雜區(qū),這些條紋會(huì)漸漸消失!這些認(rèn)知經(jīng)歷了諸多高端表征手段一一驗(yàn)證,似乎沒(méi)有太多疑問(wèn)了!

然而,這里的物理,如果連小編這種外行都可嘰歪成如上簡(jiǎn)單的兩條,那就不是銅基超導(dǎo)了。銅基超導(dǎo)中,大部分認(rèn)知都是可以拿來(lái)重新梳理與甄別的。這種“殘酷”的現(xiàn)實(shí),乃源于非常規(guī)超導(dǎo)物理中諸多低能標(biāo)效應(yīng)都有機(jī)會(huì)悉數(shù)登場(chǎng)。過(guò)去許多年,已經(jīng)有很多關(guān)聯(lián)科普文章描繪此種各種風(fēng)景,也給在長(zhǎng)程反鐵磁態(tài)和超導(dǎo)態(tài)之間出現(xiàn)那么多中間態(tài)提供理論基礎(chǔ)。

果不其然,來(lái)自瑞士蘇黎世大學(xué)物理研究所的量子材料知名學(xué)者 Johan Chang教授 (有些像華人姓氏,卻非華人) 領(lǐng)導(dǎo)的課題組,與瑞士那個(gè)著名的Paul ScherrerInstitut 里致力于“共振非彈性 X 射線散射譜 (resonant inelastic X - rayscattering, RIXS)”研究的T. Schmitt博士團(tuán)隊(duì)一起,聯(lián)合來(lái)自瑞典 Chalmers Universityof Technology 和 Uppsala University、日本東京大學(xué)、德國(guó)斯圖加特的馬普固體所、歐洲同步輻射光源的相關(guān)合作者,組成一支龐大團(tuán)隊(duì)。他們利用超高分辨和超寬能標(biāo)范圍的 RIXS 技術(shù)對(duì)電子電荷、自旋、軌道全自由度獨(dú)有的探測(cè)能力,對(duì) La2?xSrxCuO4和 La1.8?xEu0.2SrxCuO4 這兩類典型的銅氧化物超導(dǎo)體中豐富的中間態(tài)展開(kāi)追蹤。他們的努力,覆蓋了從欠摻雜到過(guò)摻雜很寬的范圍,著重電荷有序條紋相的演化。

有關(guān) RIXS 技術(shù)探測(cè)量子材料的電荷量子態(tài)和 Schmitt 博士團(tuán)隊(duì)的工作。其中特別值得指出的是,他們能夠?qū)?RIXS 中與彈性 (elastic scattering)和非彈性散射 (inelastic scattering) 的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái),由此可以得到電荷與自旋量子態(tài)更多的信息,例如可以區(qū)分來(lái)自長(zhǎng)程電荷條紋 (long-rangecharge-order stripes) 的信號(hào)和短程電荷有序關(guān)聯(lián) (short-range chargecorrelations) 的信號(hào)。而這一區(qū)分,在之前似乎是相對(duì)難以做到的。

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圖 4. Johan Chang 他們基于超高分辨 RIXS 探測(cè)技術(shù),針對(duì) La2?xSrxCuO4 (LSCO)和 La1.8?xEu0.2SrxCuO4(LESCO) 這兩類典型的銅氧化物超導(dǎo)體得到的電荷條紋相信號(hào)和相圖。從相圖可以看到,短程電荷有序漲落覆蓋了超導(dǎo)相前后上下左右的整個(gè)區(qū)域,令人印象深刻。

結(jié)果是,他們得到兩條“眾所周知”而又有點(diǎn)“令人不解”的結(jié)果:

(1) 不出意外,長(zhǎng)程電荷條紋相的演化似乎符合物理預(yù)期:隨空穴摻雜濃度進(jìn)入欠摻雜區(qū),這一長(zhǎng)程電荷條紋相逐漸弱化消失。隨著溫度升高,從低溫區(qū)進(jìn)到高溫的贗能隙區(qū)域時(shí),這一條紋相也在逐漸弱化消失!這一結(jié)果又一次證實(shí)了電荷條紋相與贗能隙之間存在內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系。

(2) 出乎意外,短程電荷有序關(guān)聯(lián)對(duì)空穴濃度和溫度的依賴卻似乎要微弱很多。也就是說(shuō),這種短程電荷有序或關(guān)聯(lián)漲落,覆蓋了從欠摻雜到過(guò)摻雜整個(gè)相區(qū),而且還覆蓋從低溫到高溫的整個(gè)贗能隙區(qū)域。用另外的話表達(dá),這一結(jié)果似乎是在說(shuō)贗能隙與電荷有序條紋相之間沒(méi)有什么內(nèi)在聯(lián)系!

之所以說(shuō)“令人不解”,乃是基于長(zhǎng)程與短程電荷有序條紋相的同源性。現(xiàn)如上兩個(gè)結(jié)果其實(shí)是在暗示這種同源性也需要斟酌。至少,短程的電荷條紋漲落與贗能隙之間沒(méi)有必然聯(lián)系。更粗暴地說(shuō),即這種與超導(dǎo)相競(jìng)爭(zhēng)共存的量子態(tài),可能是銅氧化物超導(dǎo)材料的一種內(nèi)稟性質(zhì),跟是不是超導(dǎo)沒(méi)有確定的對(duì)應(yīng)性。JohanChang 教授他們得到的部分結(jié)果展示于圖 4 中。

顯然,這一結(jié)論,如果能得到更多其它表征的實(shí)驗(yàn)支持,意味著當(dāng)下對(duì)銅氧化物超導(dǎo)配對(duì)機(jī)制的認(rèn)知還需要做一些修正。這種修正經(jīng)常發(fā)生,再修正一次也并非驚天之舉,但還是值得玩味的。不妨再?gòu)?fù)述一回前文已提及的認(rèn)知:銅氧化物空穴摻雜相圖給我們的暗示是自長(zhǎng)程反鐵磁一端出發(fā),進(jìn)入到欠摻雜區(qū)的電荷有序條紋相,再到超導(dǎo)相區(qū),之后是過(guò)摻雜區(qū)和費(fèi)米液體區(qū)。這個(gè)演化序列,讓我們自然而然地將電荷有序條紋相與超導(dǎo)相聯(lián)系起來(lái),著力于它們的共存競(jìng)爭(zhēng)。現(xiàn)在 Johan Chang 教授說(shuō)它們之間沒(méi)多大關(guān)系,說(shuō)電荷有序漲落原本就在那里。這樣的認(rèn)知更改,讓人是有些莫名其妙。

到這里,終于可以回歸本文主題:以一個(gè)長(zhǎng)程有序起始相作為一端,以一個(gè)完全“無(wú)序”態(tài)作為另一端,兩個(gè)極端都各自有簡(jiǎn)潔、漂亮的物理圖像。此時(shí),從一端走向另一端的進(jìn)程,出現(xiàn)了很多中間物態(tài)或相。現(xiàn)在知曉,這些中間相,未必都是兩個(gè)極端相的自然拓展與延伸,它們很可能是凝聚態(tài)物理中常見(jiàn)的 emergent phenomena 之一例,是凝聚態(tài)演生和層展的結(jié)果。或者說(shuō),試圖從兩端向中間漸進(jìn),試圖從兩端物理描述向中間拓展,可能不都是那么可靠的。事實(shí)上,物理人對(duì)此一直都很有教訓(xùn)心得:從極端的簡(jiǎn)單物理做推延,更多只適合于線性區(qū)域。從此岸或彼岸,走向“深海”、走向“深藍(lán)”,運(yùn)用的方法、技術(shù)、科學(xué)和理念都可能是很不同的。這大概是小編拜讀此文的一點(diǎn)心得。至于如何去描述這些中間態(tài)的物理,可能就得依賴新的架構(gòu)、范式和物理高手了。






審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:撲朔迷離:銅基超導(dǎo)中電荷條紋相

文章出處:【微信號(hào):bdtdsj,微信公眾號(hào):中科院半導(dǎo)體所】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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