“Band-selective gap opening by a C₄-symmetric order in a proximity-coupled heterostructure Sr₂VO₃FeAs”

 고체에서 일어나는 여러가지 상전이(phase transitions)들은 일반적으로 대칭성의 변화가 따르게 된다. 하지만 초전도의 경우와 같이 전통적인 대칭성의 변화없이 일어나는 상전이도 있다. 본 연구에서는 철기반 고온 초전도체의 하나인 Sr₂VO₃FeAs에서 초전도 전이온도 보다 높은 150K 근처에서 대칭성의 변화 없이 상전이가 일어남을 관측하였다. 또한, 각도분해 광전자 분석법을 이용한 전자구조 측정을 통하여 이러한 상전이가 특정 밴드에서만 갭을 만드는 것을 관측하였는데, 이러한 현상은 대칭성 변화에 따른 현상으로는 설명될 수 없어서, 대칭성 변화 없는 상전이 임을 확인해 주었다. 측정된 전자구조를 고려하면, 이러한 현상은 철(Fe)과 바나듐(V) 원자간의 콘도 타입 근접 효과에 의한 것임을 알 수 있다.   

Complex electronic phases in strongly correlated electron systems are manifested by broken symmetries in the low-energy electronic states. Some mysterious phases, however, exhibit intriguing energy gap opening without an apparent signature of symmetry breaking (e.g., high-T_C cuprates and heavy fermion superconductors). Here, we report an unconventional gap opening in a heterostructured, iron-based superconductor Sr₂VO₃FeAs across a phase

transition at T₀ ∼150 K. Using angle-resolved photoemission spectroscopy, we identify that a fully isotropic gap opens selectively on one of the Fermi surfaces with finite warping along the interlayer direction. This band selectivity is incompatible with conventional gap opening mechanisms associated with symmetry breaking. These findings, together with the unusual field-dependent magnetoresistance, suggest that the Kondo-type proximity coupling of

itinerant Fe electrons to localized V spin plays a role in stabilizing the exotic phase, which may serve as a distinct precursor state for unconventional superconductivity.

Authors: Sunghun Kim, Jong Mok Ok, Hanbit Oh, Chang Il Kwon, Yi Zhang, Jonathan D. Denlinger, Sung-Kwan Mo, Frederik Wolff-Fabris, Erik Kampert, Eun-Gook Moon^*, Changyoung Kim^* (서울대, IBS CCES), Jun Sung Kim^*, and Yeongkwan Kim^*

Publication date: 18 November 2021