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清華大(da)學(xue)楊樂(le)仙副教授課題(ti)組(zu)利用角分辨光電子(zi)(zi)能譜技(ji)術（ARPES）對堿金屬摻雜的(de)富勒烯超(chao)導薄膜的(de)電子(zi)(zi)結構進(jin)行了系統而詳(xiang)盡的(de)研究(jiu)，厘清了體系中(zhong)強(qiang)烈(lie)的(de)能帶重(zhong)整化現象，推動了對其超(chao)導機理的(de)理解(jie)。該(gai)研究(jiu)成果(guo)以(yi)“Evidence for BandRenormalizations in Strong-Coupling Superconducting Alkali-Fulleride Films”為題(ti)，于(yu)2023年5月26日在線發(fa)表(biao)于(yu)Physical ReviewLetters，130, 216004。

堿金屬(shu)摻雜(za)的(de)富(fu)勒(le)烯體(ti)系在(zai)大分子超導體(ti)中(zhong)具有(you)最高(gao)(gao)的(de)超導轉變(bian)溫(wen)度（Tc）。它表現出(chu)豐富(fu)的(de)物相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)非常規(gui)的(de)超導行為，是(shi)研究(jiu)多體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)和(he)(he)高(gao)(gao)溫(wen)超導機理的(de)重要平(ping)臺(tai)。富(fu)勒(le)烯超導體(ti)與(yu)銅(tong)基(ji)氧(yang)化物高(gao)(gao)溫(wen)超導體(ti)有(you)著(zhu)許多相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)似之處，包(bao)括穹頂狀的(de)超導相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖、和(he)(he)超導相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)近鄰(lin)的(de)磁性莫特絕緣相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以及(ji)贗能隙態等(deng)。由于體(ti)系中(zhong)存在(zai)復雜(za)的(de)電(dian)(dian)聲(sheng)子耦(ou)合(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)和(he)(he)強電(dian)(dian)子關聯效應，其超導機理存在(zai)較大爭議。研究(jiu)堿金屬(shu)摻雜(za)富(fu)勒(le)烯體(ti)系的(de)電(dian)(dian)子結構(gou)和(he)(he)多體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)是(shi)理解其超導機理和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖的(de)關鍵。

研究團(tuan)隊利用先(xian)進的(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)束外(wai)延-角分辨光電子(zi)(zi)能譜（MBE-ARPES）真空互(hu)聯系統，在外(wai)延雙層石墨烯襯底上，成(cheng)功制備了(le)高質量的(de)(de)(de)(de)(de)鉀摻雜富勒(le)烯超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜樣品，并解析了(le)其電子(zi)(zi)結構中(zhong)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)體相(xiang)互(hu)作用。研究團(tuan)隊在C60薄(bo)(bo)膜生(sheng)長過(guo)程中(zhong)，觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)了(le)RHEED鏡面反(fan)射點強度隨生(sheng)長時間的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)蕩行為(wei)，從而(er)依據振(zhen)蕩周(zhou)期確定了(le)薄(bo)(bo)膜的(de)(de)(de)(de)(de)層厚。ARPES首次在超(chao)(chao)導K3C60薄(bo)(bo)膜中(zhong)觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)穿越費米能級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)能帶(dai)色散(san)，占(zhan)據帶(dai)寬(kuan)約(yue)為(wei)130 meV。測(ce)量的(de)(de)(de)(de)(de)能帶(dai)結構顯(xian)示出明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)準粒子(zi)(zi)扭結和(he)涉(she)及Jahn-Teller活性(xing)聲(sheng)(sheng)子(zi)(zi)模式的(de)(de)(de)(de)(de)復制能帶(dai)，這反(fan)映了(le)體系中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)強電子(zi)(zi)-聲(sheng)(sheng)子(zi)(zi)耦合(he)。電子(zi)(zi)-聲(sheng)(sheng)子(zi)(zi)耦合(he)常數估(gu)計約(yue)為(wei)1.2，它主(zhu)導了(le)準粒子(zi)(zi)質量重整化。此外(wai)，觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)各向同性(xing)無節點超(chao)(chao)導能隙超(chao)(chao)出了(le)平均(jun)場估(gu)計（2Δ/kBTc≈5）。大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)(zi)-聲(sheng)(sheng)子(zi)(zi)耦合(he)常數和(he)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)減小超(chao)(chao)導能隙表(biao)明K3C60具有強耦合(he)超(chao)(chao)導性(xing)，而(er)電子(zi)(zi)關聯效應(ying)則是通過(guo)觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)瀑布狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)能帶(dai)色散(san)和(he)與有效庫(ku)侖相(xiang)互(hu)作用相(xiang)比的(de)(de)(de)(de)(de)小帶(dai)寬(kuan)來說明。

該研究(jiu)工作利用(yong)角(jiao)分辨光(guang)電子能(neng)譜(pu)技術（ARPES）對(dui)堿金屬(shu)摻雜的(de)富(fu)(fu)勒烯(xi)超導(dao)薄膜的(de)電子結(jie)構(gou)進行了(le)(le)系(xi)統(tong)而(er)(er)詳盡的(de)研究(jiu)，可視化了(le)(le)關鍵(jian)的(de)能(neng)帶結(jie)構(gou)，厘清了(le)(le)體系(xi)中強烈的(de)能(neng)帶重整化現(xian)象，而(er)(er)且為富(fu)(fu)勒烯(xi)化合物異常超導(dao)性的(de)機制提(ti)供了(le)(le)重要的(de)見解。