铁基高温超导中新奇量子态的微观特性研究

新近发现的铁基高温超导体中的玻色凝聚宏观单量子态具有新奇的物性，初期研究表明该单量子态可以在某些情况下与自旋密度波量子状态共存,竞争，乃至可能存在某种协作关系。了解这些量子态的性质，以及它们之间的相互作用，对于揭示这一重要新奇物态的机理尤为重要。角分辨光电子能谱是研究单电子态的强大工具，可以获取体系的电子结构，准粒子性质等一系列重要微观性质。本项目拟结合体材料生长，表面掺杂改造，角分辨光电子能谱，和理论研究，以及发展双光子光电子能谱这一重要单粒子时域特性探测技术，来构造铁基超导体系，修饰其超导和磁性的单量子状态，研究其物性，电子结构，和激发态行为与环境的关系，从而获得铁基超导中不同单量子态的性质和相互作用规律，阐明铁基高温超导体的物理。

本项目结合体材料生长、薄膜生长和表面掺杂、角分辨光电子能谱和理论研究以及发展新的氧化物薄膜生长和原位测量技术，在界面高温超导的电子态调控和探测新型铁基高温超导体机理研究等方面开展了系列工作，在新型铁基高温超导体及相关材料的探索、物性和机理研究等方面取得了一系列处于国际前沿的重要研究成果。特别是:1.发现新的一类铁基超导体的电子结构，挑战了之前的铁基超导主流理论；并给出了该类铁基超导体母体相的电子结构; 2. 率先给出了有节点的铁基超导的能隙结构, 把其统一到s-波的框架之中; 3. 在氧化物和铁基超导界面的研究中, 成功实现了高质量FeSe单层高温超导薄膜的生长,通过界面工程提高转变温度到75K, 并获得了其中磁性和超导性质的微观信息。4.通过系统研究多个不同类型的铁基超导体系的电子结构随掺杂的演化，详细分析了能带带宽随掺杂的变化，发现超导电性与带宽之间存在直接关联，这从电子结构的微观层面上统一了不同化学掺杂造成的铁基超导体的相图的理解; 5. 对量子变分基团方法进行了探索和改进，并尝试对有机超导材料、拓扑材料等进行了计算，取得了一系列重要结果。. 通过不断创新与探索以及合作研究，原创性强的引领工作不断出现, 解决了许多本领域正面临着的科学问题，在质和量两方面都超额完成了预期目标。自获资助以来在相关的研究领域中共发表SCI收录论文58篇，其中在Nature Materials上发表文章4篇，在Nature Physics 上1篇，在Nature Communications 上2篇，在Physical Review X上发表文章4篇，在Physical Review Letters上发表文章4篇，在Physical Review B上发表文章17篇（其中编辑特别推荐3篇），以及铁基超导综述文章2篇。. 项目按计划举办3次并参与了多次学术交流会议。项目组成员在国际学术会议作特邀报告30多次，国内重要学术会议作特邀请报告4次。这些为培养本研究领域的高水平科研人才做出了贡献，也使得整个合作团队的国际地位得到了进一步的提高和稳固。