Using neutron scattering we have determined the magnetic structure and fluctuations in the YBa2Cu3O6.35 superconductor (Tc=18 K). The long-range ordered collinear spins of the insulating antiferromagnet are replaced by a commensurate central mode arising from slow, isotropically polarized, short-range spin correlations. The inelastic spectrum up to 30 meV is broad in wave vector and commensurate. In contrast to the the resonance peak of higher Tc superconductors, the spins exhibit a single overdamped spectrum whose rate of relaxation decreases on cooling and saturates at 5 meV below 50 K. As the relaxation rate saturates the quasi-static spin correlations grow and become resolution limited in energy. The spin susceptibility at high temperatures illustrates that the dominant energy scale is set by the temperature. At low temperatures, the scale length is geometric and not linked by velocity to dynamic widths. There is no observable suppression of the spin fluctuations or central mode upon the onset of superconductivity. The spins respond not to coherent charge pairs but to hole doping allowing coexistence of glassy short range spin order with superconductivity. Since the physics of the weakly superconducting system YBCO6.35 must connect continuously with that in more strongly superconducting YBCO6.5, we find that neither incommensurate stripe-like spin modulations nor a well-defined neutron spin resonance are essential for the onset with doping of pairing in a high temperature cuprate superconductor.
Doping-dependent critical Cooper-pair momentum in thin, underdoped cuprate films
我们应用一个最近开发的低场技术感应测量的临界对动量$p_c$在薄,欠掺杂薄膜的Y $_{1-x}$钙$_{x}$钡$_{2}$铜$_{3}$ O $_{7-δ}$和Bi $_{2}$锶$_{2}$钙铜$_{2}$ O $_{8+δ}$反映了广泛的空穴掺杂。我们观察到,$p_c \propto \hbar/ξ$的规模与$T_c$,因此超流体密度$n_s(T\rightarrow0)$在我们的二维铜酸盐薄膜。这种关系是著名的预测与\textit{doping-independent}超导间隙的铜氧化物的通用模型,但尚未观察到的相干长度$ξ$的高场测量由于场诱导现象不包括在理论中。
1/8 Doping Anomalies and Oxygen Vacancies in Underdoped Superconducting Cuprates
讨论了几种铜氧化物超导体的热导率($κ$)随温度和掺杂的变化。在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$和Hg铜酸盐中观察到的1/8掺杂附近的正常状态$κ$和$κ$在$T_c$的斜率变化的抑制值,分别归因于局部晶格畸变和超导冷凝物的抑制。这两种现象都被认为是由局部平面孔的小区域引起的,可能是相分离的表现。结果表明,$κ$的相行为反映了条纹动力学和氧空位团簇对1/8掺杂异常条纹的钉扎。
Effect of electron-doping on spin excitations of underdoped BaFe$_{1.96}$Ni$_{0.04}$As$_{2}$
我们用中子散射研究了BaFe $_{1.96}$ Ni $_{0.04}$ As $_{2}$中的磁序和自旋激发。在冷却过程中,该体系在$\sim$ 97 K附近首先从四方晶系转变为正交晶系,然后在$T_N=91$ K时发生反铁磁有序,在低于$\sim$ 15 K时出现弱超导性.虽然超导性似乎与静态反铁磁秩序共存的运输和中子衍射测量,非弹性中子散射实验表明,磁激发不响应超导性。相反,电子掺杂的效果是减少BaFe $_2$ As $_2$中的c轴交换耦合,并诱导准二维自旋激发。这些结果表明,通过电子掺杂实现从三维自旋波到二维自旋激发的转变,对于分离的结构/磁性相变和高温超导性具有重要意义。
Hole Localization in Underdoped Superconducting Cuprates Near 1/8th Doping
在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$和HgBa $_2$ Ca $_{n-1}$ Cu $_n$ O $_{2n+2+δ}$($n$ = 1,2,3)中,在宽掺杂范围内测量热导率与温度的关系表明,对于接近$p$ =1/8的空穴浓度,会产生小的局部空穴区域。这些数据意味着本地化的机制,是固有的CuO $_2$ -平面,并通过与氧空位簇钉扎增强。
Muon-spin-rotation study of the magnetic structure in the tetragonal antiferromagnetic state of weakly underdoped Ba$ _{1-x} $K$ _{x} $Fe$ _{2} $As$ _{2} $
利用μ子自旋旋转($ μ$ SR)方法,研究了弱欠掺杂Ba $ _{1-x} $ K $ _{x} $ Fe $ _{2} $ As $ _{2} $单晶的正交反铁磁(o-AF)态和四方反铁磁(t-AF)态之间的跃迁.我们观察到一些特征的变化的大小和方向的磁场在μ子网站,由于后者的相当高的点对称性,使我们能够识别的t-AF状态的磁结构。这就是所谓的非均匀双$\mathbf{Q}$磁结构,具有$ c $轴取向的磁矩,其在一半的Fe位点上具有消失的磁矩。
Anisotropic resistivity in underdoped single crystals (Ba$_{1-x}$K$_x$)Fe$_2$As$_2$, $0 \leq x<0.35$
测量了砷化铁超导体(Ba $ρ_a(T)$ K $_x$)Fe $_2$ As $_2$在从母体化合物到最佳掺杂$T_c\approx 38 K$,$0\leq x \leq 0.35$的宽掺杂范围内随温度变化的面内和面间电阻率。对于具有$T_c <$ 26 K($x <0.25$)的样品,在$T_{SM}$处清楚地观察到耦合的磁性/结构转变,然而其对电阻率的影响比电子掺杂的Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)Fe $_2$ As $_2$中弱得多,并且转变仅导致电阻率的降低。除了在$T_{SM}$处的特征之外,面间电阻率在$T^*\sim$ 200 K处示出最大值,其随着掺杂略微向更高的温度移动,揭示了与电子掺杂材料相反的趋势。在大约相同温度下,在$ρ_a(T)$中观察到模糊特征。对于$T<T^*$,电阻率的温度依赖性表现出系统的演变,并在最佳掺杂接近线性。对于$ρ_c(T)$来说,这一特征最为显著,表明存在接近最佳掺杂的量子临界点。
Interplane resistivity of underdoped single crystals (Ba$_{1-x}$K$_x$)Fe$_2$As$_2$, $0 \leq x<0.34$
测量了空穴掺杂砷化铁超导体(Ba $_{1-x}$ K $_x$)Fe $_2$ As $_2$在从母体化合物到最佳掺杂$T_c\approx 38~K$,$0\leq x \leq 0.34$的掺杂范围内随温度变化的面间电阻率$ρ_c(T)$。对从FeAs熔剂中生长的高质量单晶进行了测量。在$T_{SM}$处的耦合磁性/结构转变导致在具有$T_c <$ 26~K($x <0.25$)的样品中$ρ_c(T)$在冷却时明显加速减少。空穴掺杂材料的这种减少与电子掺杂的Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)Fe $_2$ As $_2$和等电子取代的BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$中$ρ_c(T)$的增加形成显著对比。$T_{SM}$随掺杂而急剧下降,当$T_c$从约25增加到27时,从$T_s$ =71~ K下降到零。$ρ_c(T)$变为$T$ -接近最佳掺杂的线性。在母体BaFe $_2$ As $_2$中发现的在大约$T_{max} \sim$ 200~K处的$ρ_c(T)$中的宽交叉最大值移动到掺杂$x$ =0.34的更高温度$\sim$ 250~K。最大值显示出与温度相关的面内电阻率$ρ_a(T)$中发现的宽交叉特征的明确相关性。$T_{max}$在(Ba $_{1-x}$ K $_x$)Fe $_2$ As $_2$中的掺杂演变与在B…
Evidence of a critical hole concentration in underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_y$ single crystals revealed by $^{63}$Cu NMR
我们报道了一个$^{63}$ Cu NMR研究在去孪晶YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$单晶,重点是高度欠掺杂制度(y=6.35-6.6)。测量的光谱和自旋-晶格弛豫速率的$^{63}$铜揭示了静态秩序的出现在一个定义良好的起始温度$T_0$没有一个已知的序参数。虽然$T_0$随着空穴掺杂浓度$p$的增加而被快速抑制,但自旋赝能隙仅在$T_0\rightarrow 0$的掺杂含量附近和之上被识别。我们的数据表明,存在一个关键的空穴掺杂$p_c\sim 0.1$,这可能会控制静态秩序在$p<p_c$和自旋赝能隙在$p>p_c$。
Variable range hopping theory for the nodal gap in strongly underdoped cuprate Bi$_2$Sr$_{2-x}$La$_x$CuO$_{6+δ}$
最近的角分辨光电子能谱(ARPES)实验对强欠掺杂Bi $_2$ Sr $_{2-x}$ La $_x$ CuO $_{6+δ}$铜氧化物在节方向上报道了一个不寻常的间隙。这些铜酸盐的运输实验发现变量范围跳跃行为观察。这些铜酸盐具有电子和空穴掺杂,这导致了这种铜酸盐类似于部分补偿半导体的提议。节点间隙对应于这种半导体中的Efros-Schklovskii(ES)间隙。我们计算的掺杂依赖性和温度依赖性的ES间隙模型,并找到支持Efros-Schklovskii模型。