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Prevailing Charge Order in Overdoped La2-xSrxCuO4 Beyond the Superconducting Dome
非超導區間之過參雜鑭鍶銅氧化物中普遍存在的電荷有序現象
Qizhi Li, Hsiao-Yu Huang, Tianshuang Ren, Eugen Weschke, Lele Ju, Changwei Zou, Shilong Zhang, Qingzheng Qiu, Jiarui Liu, Shuhan Ding, Amol Singh, Oleksandr Prokhnenko, Di-Jing Huang, Ilya Esterlis, Yao Wang, Yanwu Xie, and Yingying Peng
2023/12/31
近幾十年來，銅氧化物超導體一直是物理學的核心研究領域之一。它以高溫超導性質而聞名，但至今其機制仍是個謎。銅氧化物超導體，如鑭鍶銅氧 (La2-xSrxCuO4)，隨著摻雜濃度的變化呈現出相當豐富多樣的特性。過去 37 年來，研究主要集中在低摻雜和最佳摻雜區域，這些區域接近相圖的 Mott 絕緣態。在低摻雜區域，電子形成各種有序態，且與高溫超導相緊密糾纏。而在過摻雜區域，其電子行為則通常被視為費米金屬，不具有奇異的電子有序態。
透過氧原子的 K-edge 及銅原子的 L-edge 共振非彈性Ｘ光散射量測，我們發現過摻雜的鑭鍶銅氧化合物 La2−xSrxCuO4 (0.35 ≤ x ≤ 0.6) 中存在一個週期為 6 個晶格常數的電荷有序現象，其關聯長度約為 20 個晶格常數。此電荷有序和低摻雜銅氧化物中的電荷有序有類似的平面動量和極化依賴性，但其強度沿著 c 軸改變，且直到室溫都存在。
此電荷有序相關性無法以費米面的不穩定性來解釋，其來源仍待進一步的理解。我們的結果顯示，此電荷有序廣泛存在於過摻雜金屬區域內。因此，將過摻雜銅氧化物視為弱相關的費米液體的觀點需要被重新評估。此發現凸顯了相關電子系統中相分離的普遍存在，並暗示高度過摻雜的區域擁有尚未探索的有趣物理現象。