image: 与 CDW 相关的能带折叠和带隙在高达 150 K 的温度下仍然存在，这表明在远高于其 CDW 转变温度（78 K）时存在强烈的 CDW 涨落。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
超导体中的电荷密度波（CDW）现象研究长期以来一直是理解量子材料复杂相互作用的核心问题。特别是，CDW 与超导性的关系一直备受争议。最近，关于笼目超导体的研究发现，在 KV₃Sb₅ 这一具有独特笼目晶格结构和电子关联的材料中，存在异常的 CDW 行为，为该领域带来了新的研究可能性。尽管长期以来人们认为体材料中CDW在低于某一临界温度时才会出现，但研究人员现已发现，KV₃Sb₅ 在远高于其 CDW 转变温度的条件下仍表现出显著的晶格驱动 CDW 涨落，这一发现为 CDW 形成的基本机制提供了新的见解。
在最近发表在《Science Bulletin》上的一项研究中，中国科学院物理研究所、上海交通大学和上海科技大学的研究人员深入探讨了 KV₃Sb₅ 中的晶格驱动 CDW 涨落现象。他们的研究论文题为 “笼目超导体 KV₃Sb₅中晶格驱动的远高于凝聚温度的电荷密度波涨落”，重点研究了 CDW 状态如何随温度和激光泵浦演化，以及这些涨落如何影响该材料的电子结构。
为了研究这一现象，研究团队合成了高质量的 KV₃Sb₅ 单晶，并利用时间和角分辨光电子能谱（TRARPES） 观察其电子结构在不同温度下的演变。研究结果表明，在高达150 K的温度下，仍能观察到面内 CDW 相关的能带折叠和晶格畸变，这一温度远高于 CDW 转变温度 78 K。通过超快泵浦探测实验，研究团队发现当泵浦激发密度超过临界阈值时，面外CDW有序可以通过电子关联屏蔽瞬时抑制。此外，研究人员比较了热激发和超快光学激发下特征能带的能量变化，发现两者的变化量极为相似。这一现象说明了三维 CDW 凝聚主要受电子关联主导。这一发现通过揭示晶格和电子关联在三维 CDW 形成中的作用，为 KV₃Sb₅ 中电子与晶格之间的复杂相互作用提供了关键见解，深化了人们对 CDW 在这一新型材料中形成和演化方式的理解。这项研究为进一步探索笼目超导体奠定了基础，未来的研究将聚焦于更高能量分辨率的测量，以及多维调控对量子相竞争的影响，以进一步深化对这些复杂材料的理解。