การศึกษาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะคาโงเมะช่วยเสริมความเข้าใจปรากฏการณ์ที่สัมพันธ์กัน

การศึกษาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะคาโงเมะ AV3Sb5 ช่วยให้เข้าใจปรากฏการณ์ที่สัมพันธ์กัน
3Sb5 b) โครงสร้างพื้นที่จริงของระนาบคาโงเมะวานาเดียม สีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียวแสดงถึงโครงย่อยคาโงเมะทั้งสาม c) sublattice ที่แตกต่างกันสองประเภทที่ตกแต่ง van Hove singularities (VHSs) ใน CsV3Sb5 ซึ่งมีป้ายกำกับเป็น p-type (sublattice pure แผงด้านซ้าย) และ m-type (การผสม sublattice แผงด้านขวา). d) ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นคำนวณโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของ CsV3Sb5 ลูกศรสีแดงทำเครื่องหมาย VHSs e) แผนผังของ VHS ทั่วไป (i) และ VHS ลำดับที่สูงกว่า (ii) ในระบบอิเล็กตรอนสองมิติ เส้นโค้งสีเทาใน (e) ระบุรูปทรงพลังงานคงที่ซึ่งแสดงลักษณะแบนราบอย่างเห็นได้ชัดตามทิศทาง ky ใน VHS ที่มีลำดับสูงกว่า ดังที่ลูกศรสีดำเน้น เครดิต: @PSI” width=”800″ height=”530″/>

ก) โครงสร้างแลตทิซของโลหะคาโงเมะ CsV3Sb5. b) โครงสร้างพื้นที่จริงของระนาบคาโงเมะวานาเดียม สีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียวแสดงถึงโครงย่อยคาโงเมะทั้งสาม c) sublattice ที่แตกต่างกันสองประเภทที่ตกแต่ง van Hove singularities (VHSs) ใน CsV3Sb5ติดป้ายกำกับเป็น p-type (sublattice pure, แผงด้านซ้าย) และ m-type (การผสม sublattice แผงด้านขวา) d) ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นคำนวณโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของ CsV3Sb5. ลูกศรสีแดงทำเครื่องหมาย VHSs e) แผนผังของ VHS ทั่วไป (i) และ VHS ลำดับที่สูงกว่า (ii) ในระบบอิเล็กตรอนสองมิติ เส้นโค้งสีเทาใน (e) ระบุรูปทรงพลังงานคงที่ซึ่งแสดงลักษณะแบนราบอย่างเห็นได้ชัดตามทิศทาง ky ใน VHS ที่มีลำดับสูงกว่า ดังที่ลูกศรสีดำเน้น เครดิต: @PSI

โลหะที่เรียกว่าคาโงเมะ ซึ่งตั้งชื่อตามลวดลายไม้ไผ่ทอแบบญี่ปุ่นที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน โดยมีรูปแบบสมมาตรของสามเหลี่ยมแบ่งมุมแบบอินเทอร์เลซ เรขาคณิตขัดแตะที่ผิดปกตินี้และลักษณะเฉพาะโดยธรรมชาติของมันนำไปสู่ปรากฏการณ์ควอนตัมที่อยากรู้อยากเห็น เช่น ความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาหรืออุณหภูมิสูง

ศักยภาพของอุปกรณ์ที่อาจขนส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่กระจายตัวที่อุณหภูมิห้อง รวมทั้งความกระหายในความเข้าใจเชิงทฤษฎีพื้นฐาน ทำให้นักวิจัยศึกษาวัสดุควอนตัมประเภทใหม่นี้ และพยายามหาว่าอิเล็กตรอนมีปฏิกิริยาอย่างไรกับโครงตาข่ายคาโกเมะเพื่อสร้างสิ่งดังกล่าว คุณสมบัติที่โดดเด่น

คลาส AV . ที่เพิ่งค้นพบ3Sb5 โลหะคาโงเมะ โดยที่ A สามารถเป็น =K, Rb หรือ Cs ได้แสดงไว้ ตัวอย่างเช่น เพื่อแสดงคุณสมบัติความเป็นตัวนำยิ่งยวดจำนวนมากในผลึกเดี่ยวที่ค่าสูงสุด Tc จาก 2.5 K ที่ความดันบรรยากาศ นักวิจัยสงสัยว่ากรณีนี้เป็นกรณีของการนำยิ่งยวดที่แหวกแนว ซึ่งขับเคลื่อนโดยกลไกบางอย่างนอกเหนือจากการแลกเปลี่ยนโฟนอนที่แสดงลักษณะการยึดติดในอิเล็กตรอน-โฟนอนควบคู่อิเล็กตรอนคู่ตัวนำยิ่งยวดของตัวนำยิ่งยวดทั่วไป

สิ่งนี้ เช่นเดียวกับคุณสมบัติที่แปลกใหม่อื่น ๆ ที่สังเกตพบในโลหะนั้น คิดว่าจะเชื่อมโยง “Van Hove singularities” (VHSs) หลายตัวใกล้กับระดับ Fermi VHSs ที่เกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของรัฐ (DOS) หรือชุดของสถานะต่างๆ ที่อิเล็กตรอนอาจครอบครองที่ระดับพลังงานเฉพาะ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพความสัมพันธ์เมื่อวัสดุอยู่ใกล้หรือถึงระดับพลังงานนี้ หากระดับ Fermi อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับจุด Van Hove DOS เอกพจน์จะกำหนดพฤติกรรมทางกายภาพเนื่องจากสถานะพลังงานต่ำที่มีอยู่จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เอฟเฟกต์การโต้ตอบได้รับการขยายไม่เพียงแต่ในอนุภาค-อนุภาค แต่ยังรวมถึงในช่องของอนุภาคด้วย ซึ่งนำไปสู่แนวคิดของคำสั่งที่แข่งขันกัน

เนื่องจาก VHSs เหล่านี้ปรับปรุงผลสหสัมพันธ์ การพิจารณาลักษณะและคุณสมบัติของ VHS จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง นี่คือสิ่งที่กระตุ้นให้นักวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ Ming Shi นักวิทยาศาสตร์ของ NCCR MARVEL นักวิทยาศาสตร์อาวุโสที่แผนกวิทยาศาสตร์โฟตอนที่สถาบัน Paul Scherrer เพื่อตรวจสอบโลหะต่อไป บทความ “Rich Nature of Van Hove Singularities in Kagome Superconductor CsV3Sb5,” เพิ่งเผยแพร่ใน การสื่อสารธรรมชาติรายงานการค้นพบของพวกเขา

VHS สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ แบบธรรมดาและแบบลำดับที่สูงกว่า และแต่ละแบบมีความเกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะที่โดดเด่น: ภาวะเอกฐานแบบ Van Hove แบบธรรมดาเกี่ยวข้องกับภาวะเอกฐานแบบลอการิทึม แต่ VHS ที่มีลำดับสูงกว่าจะแสดง DOS ที่แตกต่างกันของกฎกำลังไฟฟ้า นอกจากนี้ VHS ในโครงระแนงคาโงเมะยังมีคุณลักษณะที่แตกต่างกันในโครงระแนงย่อย ซึ่งนำไปสู่การลดปฏิสัมพันธ์ของไฟฟ้าสถิตในท้องถิ่นระหว่างประจุไฟฟ้า ช่วยเพิ่มบทบาทของผลกระทบที่ไม่ใช่ในพื้นที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อตรวจสอบปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยได้รวมวิธีการทดลองของสเปกโตรสโคปีการเปล่งแสงแบบปรับมุมโดยขึ้นกับโพลาไรเซชัน (ARPES) กับวิธีการทางทฤษฎีของทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นเพื่อเปิดเผยคุณสมบัติ sublattice ของ VHSs ในโลหะโดยตรง

พวกเขาระบุ VHS สี่รายการ โดยสามรายการอยู่ใกล้กับระดับ Fermi นักวิจัยกล่าวว่าหนึ่งในนั้นซึ่งต่ำกว่าระดับ Fermi แสดงการกระจายที่ราบเรียบอย่างยิ่งทำให้เกิดการค้นพบทดลองของ VHS ที่มีลำดับสูงกว่า คุณสมบัตินี้และคุณสมบัติอื่นๆ เป็นแบบทั่วไปในตระกูล AV3Sb5 ของ kagome metal และมีนัยสำคัญทางกายภาพที่หลากหลายซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในกระดาษ

โดยรวมแล้ว การปรากฏตัวของ VHS หลายประเภทใกล้กับระดับ Fermi ซึ่งได้มาจากธรรมชาติแบบหลายวงสามารถทำให้เกิดการแข่งขันที่รุนแรงสำหรับความไม่เสถียรในการจับคู่ที่หลากหลาย ดังนั้นจึงสร้างคำสั่งที่แตกต่างกันมากมายขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการเติมอิเล็กตรอน ซึ่งหมายความว่านักวิจัยอาจสามารถเข้าถึงและแม้กระทั่งปรับแต่งคำสั่งในโลหะเหล่านี้ผ่านการเติมสารตัวพาหรือแรงกดดันจากภายนอก นักวิจัยกล่าวว่าแนวทางทั้งสองควรได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมผ่านการทดลองและทฤษฎี


นักวิจัยเปิดเผยลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของคลื่นความหนาแน่นประจุและการมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน-โฟนอนในตัวนำยิ่งยวดคาโงเมะ


ข้อมูลมากกว่านี้:
Yong Hu et al ธรรมชาติอันอุดมสมบูรณ์ของภาวะเอกฐานของ Van Hove ในตัวนำยิ่งยวด Kagome CsV3Sb5, การสื่อสารธรรมชาติ (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29828-x

ให้บริการโดย National Center of Competence in Research (NCCR) MARVEL

การอ้างอิง: การศึกษาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะคาโงเมะช่วยเสริมความเข้าใจปรากฏการณ์ที่สัมพันธ์กัน (2022, 25 เมษายน) สืบค้นเมื่อ 25 เมษายน 2565 จาก https://phys.org/news/2022-04-electronic-kagome-metals-bolsters-phenomena.html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ นอกเหนือจากข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัวแล้ว ห้ามทำซ้ำส่วนหนึ่งส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*