近日，沐鸣2平台李政道研究所青年學者嚴智明和李政道講席教授丁洪團隊在Nature Communications上發表題為 “Evidence for saddle point-driven charge density wave on the surface of heavily hole-doped iron arsenide superconductors” 的研究論文👨🏻‍✈️，在鐵基超導材料Ba_1-xK_xFe₂As₂的砷表面發現由鞍點嵌套驅使形成的電荷密度波⛹️。

非常規超導電性以其與其他衍生態交織而聞名，因此探索衍生態對理解其配對機製尤為重要。在鐵基超導體中🚍，自旋和向列序已被廣泛地觀測到，但電荷序的出現並不常見。在該文章中，作者等人通過掃描隧道顯微鏡（STM）對重度空穴摻雜Ba_1-xK_xFe₂As₂（x ≈ 0.77）的表面進行原子尺度表征，發現了在其砷表面上形成空間周期性為2a_As×2a_As的有序相（見圖一）🌜。

圖一🔦：（左）Ba_1-xK_xFe₂As₂的晶格結構及其解理面；（中）其As面的STM形貌圖；（右）對應傅裏葉變換。

為了揭示該有序相的特征💪🏻，作者等人通過STM能譜成像技術，發現該有序相的出現會在費米能級附近打開一個大小約為3.8 meV（2Δ）的能隙（圖二左），同時抑製材料本身的超導電性🧖‍♀️。另外🈹，其微分電導對比度在正負偏壓下存在反轉（圖二中）👃🏻。通過變溫實驗🙋，發現該相在溫度升高至約9K時消失（圖二右）📴。這些實驗結果證明該有序相為電荷密度波（CDW）序💆🏼。

圖二🫢🌊：（左）在溫度為12 K以及0.3 K下👟， Ba_1-xK_xFe₂As₂（x ≈ 0.77）砷表面的微分電導譜🎽。（中）在低溫下🧏🏽‍♀️，-4 meV和 +4 meV偏壓的dI/dV(r, V)譜。（右）變溫實驗顯示CDW在約為9 K 時消失。

通過理論合作，發現該CDW的出現是由於表面解理引起空穴摻雜👩🏿‍⚕️，使布裏淵區內 Γ 和M點之間的範霍夫奇點移動至費米面附近✭，進而引起鞍點之間嵌套，產生CDW（圖三左）。該實驗成果成功將該材料體系的相圖延伸至一個新的區域，為超導性和耦合態提供了深刻的見解🏂🏿，並為研究具有半填充軌道的鐵基超導體系提供了新的平臺（圖三右）。

圖三🥷🏻：（左）鞍點嵌套驅使形成CDW示意圖🧑🏼‍✈️。（右）Ba_1-xK_xFe₂As₂相圖。

沐鸣2平台李政道研究所博士後胡全欣和博士生鄭渝為文章的共同第一作者🐖，青年學者嚴智明、李政道講席教授丁洪和青年學者呂佰晴為共同通訊作者💁‍♂️，副教授VadimGrinenko和楊發枝博士為文章的共同作者🥑🤑。

本工作得到科技部、國家自然科學基金、騰訊新基石科學基金會🗜🤵🏻、上海市科委、上海量子科學研究中心🦴🫰🏽，中國博士後基金和沐鸣2平台的資助，在此深表感謝。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55368-7