重费米子行为通常出现在含 f 电子的强关联体系中，而 LiV₂O₄ 作为首个呈现重费米子特性的 3d 过渡金属氧化物，却具有与典型 f 电子体系相当的巨大有效质量，其微观起源长期存在争议。理论上曾提出 Hund 耦合驱动的轨道分化、接近 Mott 转变的强关联效应以及几何挫折引发的低能量自旋涨落等机制，但缺乏直接的三维电子结构实验观测，限制了对其重费米子行为的系统理解。

本工作通过制备高质量 LiV₂O₄ 薄膜，并结合同步辐射及 He 灯紫外光源 ARPES，首次揭示其三维电子结构[8]。我们在费米能级附近直接观测到一条来源于 a₁g 轨道的平带电子态（图3a），其整体带宽仅约 25 meV，明显小于 DFT 预测。结合理论比对（图3b），确认 Hund 耦合导致的强关联带宽压缩是质量增强的关键来源。在更高分辨率的近 E_F 谱中，我们进一步发现该平带在靠近费米能级处出现额外的几 meV 能标重整化（图3c），使有效质量提升至百倍自由电子质量量级，构成 LiV₂O₄ 低能量重费米子的直接能带证据。该结果表明：高能 Hund 关联与几何阻挫相关或自旋自由度相关的低能涨落协同作用，共同塑造了 3d 系统中罕见的重费米子态。该成果发表在Chinese Physics Letters, 42，100710 (2025)。

图 3 (a) LiV₂O₄ 在 kₓ–k_z 平面上的费米面强度分布（积分范围 ± 30 meV）。在 Γ 点附近观测到显著增强的光电子强度，对应一条弱色散的 a₁g 平带。 (b) 实验提取的 α（a₁g）和 β（e′g）能带色散与 DFT、DMFT 理论计算的比较。 (c) 基于高能量分辨率 ARPES 的 a₁g 能带近费米能级结构。