YBCO薄膜的超快动力学研究

Cuprate high temperature superconductor is one of the hot area in the field of superconductivity. Among all unresolved-problems, pseudogap is one of the critical issue in cuprate superconductors. Whether the pseudogap is a precursor to the superconducting state or a competing order to superconducting state is a controversial topic in the current scientific community. Understanding whether and how the high-energy scale physics associated with Mott-like excitations is involved in the condensate formation is also one of the pivotal challenges in the field of high-temperature superconductivity . On the other hand, the mid-infrared pump-terahertz probe technique has revealed some interesting results in recent years, a group from German found the transient superconductivity at room temperature. But how to understand the result is also controversial. In this project, we propose to investigate the YBCO thin film based on home-building 800nm pump-probe technique, 800nm pump-super continuum light probe and 800nm pump-time domain terahertz probe technique. We expect to provide important information about the charge dynamics or the relaxations of pseudogap and superconductivity state after excitation.

高温超导体中赝能隙和超导之间的关系一直以来都是铜基高温超导超导研究的热点。在近几年来，一些实验倾向于赝能隙是一个与超导相互竞争的有序态（电荷密度波序）。泵浦-探测实验对物质新的有序态的形成非常敏感，可以利用该技术对高温超导体进行研究，为超导和赝能隙之间的相互关系提供新的信息。另一方面，光泵浦-太赫兹探测技术在铜基高温超导体C方向的研究中取得了很多有意思的结果,德国研究小组在室温高观测到了瞬态超导电性，但是这一结果和物理解释一直以来存在争议。本项目将采用自主搭建的基于100fs激光器系统的泵浦探测技术和光泵浦-时域太赫兹探测技术对YBCO薄膜样品进行研究，观测超导和赝能隙之间的相互关系，同时测量YBCO薄膜ab面在泵浦光作用下的光谱响应。

铜基高温超导的配对机制到目前为止依然是尚未解决的重要问题。量子自旋液体被理论学家认为是理解铜基高温机制可能的出发点。在此项目中我们利用磁场下的太赫兹探测系统对YbMgGaO4和RuCl3低维量子磁体进行研究。发现YbMgGaO4样品的光电导率实部在低频并没有明显的吸收，其电导率实部随着温度的演化行为和普通的绝缘体一样。同时在YbMgGaO4样品中我们测量了磁场导致的自旋共振激发，计算了该样品ab面内的朗德因子。在二维量子磁体RuCl3样品中，利用磁场下的太赫兹系统测量了该样品的低能磁性激发，在长程反铁磁态时，在零场下测量到清晰的布里渊区中心的自旋波激发。当我们外加磁场平行于样品的ab面时，当太赫兹光的磁场分量与外磁场平行时，我们观测到自旋波激发随着磁场增强往低频移动，在7T时自旋波激发完全被抑制；当太和光的磁场分量与外磁场垂直时，我们观测到在磁场大于2T时，一个新的高频的自旋波激发开始出现，零场的自旋波激发依然随着磁场增强往低频移动，在4T时高频的自旋波激发强度达到最大，随后该激发的强度也随着磁场增强逐渐减弱，在7T时两个自旋波激发都完全被压制。为理解量子磁体中的磁性激发提供了有意义信息。通过计算光电率谱，我们发现该样品在电荷的能隙以内存在来自于自旋的吸收。另外我们也利用中红外泵浦太赫兹反射系统测量铜基高温超导体LBCO的0.095掺杂样品，在该样品中我们利用1.2微米泵浦在原有的0.6THz的约瑟夫森等离子边的基础上产生了一个新的集体激发模式。

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