Momentum-Resolved Electronic Structures and Strong Electronic Correlations in Graphene-like Nitride Superconductors

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作者
Jiachang Bi,Yu Lin,Qinghua Zhang,Zhanfeng Liu,Ziyun Zhang,Ruyi Zhang,Xiong Yao,Guoxin Chen,Haigang Liu,Yaobo Huang,Yuanhe Sun,Hui Zhang,Zhe Sun,Shaozhu Xiao,Yanwei Cao
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:24 (24): 7451-7457 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c01704
摘要

Although transition-metal nitrides have been widely applied for several decades, experimental investigations of their high-resolution electronic band structures are rare due to the lack of high-quality single-crystalline samples. Here, we report on the first momentum-resolved electronic band structures of titanium nitride (TiN) films, which are remarkable nitride superconductors. The measurements of the crystal structures and electrical transport properties confirmed the high quality of these films. More importantly, from a combination of high-resolution angle-resolved photoelectron spectroscopy and first-principles calculations, the extracted Coulomb interaction strength of TiN films can be as large as 8.5 eV, whereas resonant photoemission spectroscopy yields a value of 6.26 eV. These large values of Coulomb interaction strength indicate that superconducting TiN is a strongly correlated system. Our results uncover the unexpected electronic correlations in transition-metal nitrides, potentially providing a perspective not only to understand their emergent quantum states but also to develop their applications in quantum devices.
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