鐵基超導(dǎo)體中超導(dǎo)電性的起源在經(jīng)過十幾年的研究后仍沒有定論。多軌道自由度和其它糾纏電子序阻礙了對鐵基超導(dǎo)體配對機理的理解。作為一種微擾手段，外加壓力可破除超導(dǎo)基態(tài)的簡并，并能提供非常規(guī)超導(dǎo)電性如何與其它序參量相互作用的信息。例如，一種面內(nèi)電阻各向異性和自旋激發(fā)在施加單軸壓的電子摻雜BaFe₂As₂中被觀測到；對FeSe施加靜水壓，一種磁有序結(jié)構(gòu)能夠演生出來，和高溫超導(dǎo)電性共存，同時增強的自旋漲落也被證實。 

　　鐵基超導(dǎo)體LiFeAs的相圖簡單，不被其它電子序如磁有序或向列序所干擾，是研究超導(dǎo)電性隨壓力演化的理想平臺。在靜水壓下，輸運實驗揭示LiFeAs超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T_c隨壓力增大而線性減小，且未觀測到磁有序或向列序的出現(xiàn)。然而，當(dāng)施加單軸壓在Fe-Fe方向時，穩(wěn)定的近晶相出現(xiàn)且抑制超導(dǎo)電性。相比于靜水壓，方向依賴的應(yīng)力在LiFeAs中能觸發(fā)不同的影響。由于LiFeAs布里淵區(qū)中存在多費米面結(jié)構(gòu)以及該材料體系中的電子關(guān)聯(lián)特性，LiFeAs中超導(dǎo)序參量被方向依賴的應(yīng)力影響錯綜復(fù)雜。 

　　近期，中國科學(xué)院物理研究所高鴻鈞帶領(lǐng)的研究團隊利用極低溫掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)，研究了LiFeAs表面兩類帶狀褶皺結(jié)構(gòu)及其方向依賴對超導(dǎo)電性的影響。他們首先在LiFeAs表面觀測到兩類帶狀褶皺結(jié)構(gòu)，第一類沿著[110]方向（即Fe-Fe方向），第二類沿著[100]方向（即Fe-As方向）。dI/dV單譜顯示，與無褶皺區(qū)域的超導(dǎo)能隙相比，第一類褶皺能增大超導(dǎo)能隙而第二類褶皺抑制超導(dǎo)能隙（圖1）。dI/dV線譜顯示，增大或減小超導(dǎo)能隙的效應(yīng)從褶皺的一個邊緣持續(xù)到另一個邊緣，且沿著褶皺方向保持空間均勻性（圖2）。變溫的dI/dV譜表明，第一類褶皺增大超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T_c而第二類褶皺處T_c幾乎不變（圖3）。相比于無褶皺處磁通渦旋的C₄對稱性，褶皺處渦旋表現(xiàn)出C₂對稱性，說明褶皺處局域單軸應(yīng)力的存在。而對不同取向的帶狀褶皺進行統(tǒng)計顯示，在一個特定的方向，褶皺上超導(dǎo)能隙大小存在一個跳變（圖4），對應(yīng)著從第一類褶皺到第二類褶皺的轉(zhuǎn)變。 

　　結(jié)合其它的實驗證據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)褶皺的局域單軸應(yīng)力能改變能帶結(jié)構(gòu)，且不同類褶皺改變的方式不同：第一類褶皺使d_xz能帶移動到費米面之上，增加了態(tài)密度進而增強超導(dǎo)電性；第二類褶皺使d_yz和d_xz都移動到費米面之下，只留下d_xy穿過費米面，故只能觀測到d_xy的小能隙（圖4）。能帶的移動導(dǎo)致可能的Lifshitz轉(zhuǎn)變，進而影響超導(dǎo)電性。 

　　該研究首次在LiFeAs體系中報道了超導(dǎo)增強的現(xiàn)象，說明不同方向的局域單軸應(yīng)力對LiFeAs的非傳統(tǒng)超導(dǎo)電性有強烈影響。 

　　相關(guān)成果以Two distinct superconducting states controlled by orientations of local wrinkles in LiFeAs為題，于11月2日發(fā)表在Nature Communications上。研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、中科院的支持。 

　　論文鏈接 

圖1.LiFeAs表面應(yīng)力誘導(dǎo)的褶皺

圖2.第一類和第二類褶皺上的超導(dǎo)能隙

圖3.褶皺上超導(dǎo)能隙的溫度依賴

圖4.單軸應(yīng)力誘導(dǎo)的能帶移動