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图3.Bi2201超导体（Tc=18K）中费米口袋和费米弧的共存。图3a显示的是超导态的费米面。图3 b和3d则分别显示的是沿着主费米面LM和费米口袋LP上的光电子能谱曲线。图3f显示的是正常态的费米面及相应的光电子能谱曲线（图3g-j）。
一个尤为独特的现象是费米口袋和费米弧的共存。图3显示的是在超导温度以上（图3上半部分）和以下（（图3下半部分）分别测得的费米面以及费米面上对应的光电子能谱曲线，由此可以获得能隙的信息。由图3c和3e可以看出，在超导温度以下，主费米面LM和费米口袋LP上都形成了各向异性的超导能隙。但在超导温度以上的正常态，由图3h和3j可以看出，费米口袋LP上的能隙已消失，但主费米面LM只在节点区域的能隙消失，而在远离节点靠近反节点区域能隙依然存在。图3f中以紫色实心圆点表示在费米口袋LP和主费米面LM上能隙消失的区域， 由此可以看出，主费米面上的无能隙区域（费米弧）的长度，看来要比费米口袋长。这就形成了一个有趣的费米口袋（无能隙LP和部分无能隙LM形成的封闭费米面）和费米弧（主费米面LM上的无能隙区域）共存的现象。
实验观察到的费米口袋为空穴型, 它的面积大小与样品的掺杂浓度相对应（图2i）。这些结果，加上费米口袋在布里渊区中的位置（图2i）以及独特的掺杂演变（图2），对确立欠掺杂区域费米面的形状，检验已有的各种理论提供了重要的信息。对实验观察到的费米口袋的形成机理，有些理论显然不符。基于P. W. Anderson最初提出的共振价键理论（RVB）的唯象理论，在几个重要的方面和实验观察到的费米口袋符合较好，但仍有不一致之处。 在正常态费米口袋和费米弧的共存，则是目前理论完全没有预计到的新的情形。因此，该研究结果, 对理解高温超导体奇异正常态的的性质，检验和建立新的理论，具有重要的推动作用。
相关工作得到科学院，基金委和科技部项目的资助。（来源：中国科学院物理研究所）
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