??美國萊斯大學(xué)教授戴鵬程、博士李鈺，以及北京師范大學(xué)教授殷志平課題組與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員沈大偉和副研究員劉中灝等課題組開展合作研究，利用中子散射、角分辨光電子能譜實(shí)驗(yàn)測量和動(dòng)力學(xué)平均場理論計(jì)算，對(duì)高質(zhì)量的SrCo2As2單晶的自旋漲落和電子能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，首次提供了該材料中存在與電子平帶結(jié)構(gòu)有關(guān)的反鐵磁和鐵磁自旋漲落共存的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。相關(guān)論文“Coexistence of Ferromagnetic and Stripe Antiferromagnetic Spin Fluctuations in SrCo2As2”發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters 122, 117204 (2019)）。

在鐵基超導(dǎo)材料122體系A(chǔ)Fe2-xCoxAs2 (A=Ca,Sr,Ba)中，Co元素?fù)诫s壓制了材料母體的反鐵磁序，形成自旋單態(tài)電子配對(duì)的超導(dǎo)體。從電子結(jié)構(gòu)上看，一般認(rèn)為體系的反鐵磁相和超導(dǎo)電性是由費(fèi)米面嵌套引起的。Co摻雜在材料中引入了電子。隨著Co摻雜比例增加，體系電子關(guān)聯(lián)強(qiáng)度變?nèi)酰瘜W(xué)勢上升，費(fèi)米能級(jí)附近的dx2-y2電子軌道形成的平帶電子結(jié)構(gòu)開始對(duì)材料電子性質(zhì)起主要作用。

該工作結(jié)合動(dòng)力學(xué)平均場理論計(jì)算和角分辨光電子能譜實(shí)驗(yàn)測量，發(fā)現(xiàn)SrCo2As2費(fèi)米能級(jí)附近的dx2-y2電子軌道在動(dòng)量空間G-M方向上形成平帶結(jié)構(gòu)，而在其垂直方向上保持色散。中子散射測量得到材料中反鐵磁和鐵磁自旋漲落共存。鐵磁漲落的能量與電子平帶的能量相當(dāng)，而計(jì)算表明總動(dòng)態(tài)自旋極化率主要來自dx2-y2軌道貢獻(xiàn)。因此電子平帶與材料中的反鐵磁和鐵磁自旋漲落都有密切關(guān)系。在Co重?fù)诫s區(qū)域，dx2-y2軌道靠近費(fèi)米能級(jí)，鐵磁漲落增強(qiáng)。鐵磁漲落與和超導(dǎo)電子配對(duì)有關(guān)的反鐵磁漲落競爭，逐漸破壞了超導(dǎo)。該工作首次實(shí)驗(yàn)揭示了鐵基超導(dǎo)體中電子平帶結(jié)構(gòu)與磁漲落的關(guān)系，對(duì)鐵基超導(dǎo)材料中的多軌道物理特性、軌道依賴的電子關(guān)聯(lián)強(qiáng)度和超導(dǎo)電子配對(duì)機(jī)制的研究都有重要意義。

李鈺為該工作第一作者。殷志平、劉中灝和戴鵬程為該工作共同通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

（a）3d電子軌道圖。（b）理論計(jì)算的高對(duì)稱方向電子能帶圖。（c）G-M方向電子結(jié)構(gòu)及連接平帶未占據(jù)態(tài)電子散射通道。（d）實(shí)驗(yàn)測量的電子能帶結(jié)構(gòu)。（e）理論計(jì)算的總動(dòng)態(tài)自旋極化率。（f）理論計(jì)算的dx2-y2軌道貢獻(xiàn)的動(dòng)態(tài)自旋極化率。