最佳掺杂磷属元素化物Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$的电子结构：ARPES研究
Electronic structure of optimally doped pnictide Ba$_{0.6}$K$_{0.4}$Fe$_2$As$_2$: a comprehensive ARPES investigation
H. Ding, K. Nakayama, P. Richard, S. Souma, T. Sato, T. Takahashi, M. Neupane, Y. -M. Xu, Z. -H. Pan, A. V. Federov, Z. Wang, X. Dai, Z. Fang, G. F. Chen, J. L. Luo, N. L. Wang
我们对铁基超导体Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$的正常态电子结构进行了全面的角分辨光电子能谱研究。我们确定了四个穿过费米能级的色散带，它们在$Γ$周围形成两个类空穴费米面，在M周围形成两个类电子费米面。有两个几乎嵌套的费米表面袋连接的反铁磁（$π$，$π$）波矢量。观察到的费米面显示出小的$k_z$色散和符合Luttinger定理的总体积。与带结构计算相比，总带宽减少了2倍。然而，许多低能量色散显示更强的质量重整化的一个因素的$\sim$ 4，表明可能的轨道（能量）相关的影响。使用有效的紧带模型，我们拟合的能带结构和费米面，以获得可靠的理论建模和计算的重要物理量，如比热系数的能带参数。
英文摘要：
We have conducted a comprehensive angle-resolved photoemission study on the normal state electronic structure of the Fe-based superconductor Ba$_{0.6}$K$_{0.4}$Fe$_2$As$_2$. We have identified four dispersive bands which cross the Fermi level and form two hole-like Fermi surfaces around $Γ$ and two electron-like Fermi surfaces around M. There are two nearly nested Fermi surface pockets connected by an antiferromagnetic ($π$, $π$) wavevector. The observed Fermi surfaces show small $k_z$ dispersion and a total volume consistent with Luttinger theorem. Compared to band structure calculations, the overall bandwidth is reduced by a factor of 2. However, many low energy dispersions display stronger mass renormalization by a factor of $\sim$ 4, indicating possible orbital (energy) dependent correlation effects. Using an effective tight banding model, we fitted the band structure and the Fermi surfaces to obtain band parameters reliable for theoretical modeling and calculations of the important physical quantities, such as the specific heat coefficient.
Spectrally-resolved femtosecond reflectivity relaxation dynamics in undoped SDW 122-structure iron based pnictides
本文系统地研究了铁基超导体母自旋密度波（SDW）化合物AAs $_{2}$ Fe $_{2}$（A=Ba，Sr和Eu）的光反射率随温度和光谱变化的动力学。确定了两种不同的松弛过程。在包含磁振子的弛豫-瓶颈模型框架下，分析了对磁结构转变非常敏感的慢过程的行为。结果进行了比较，最近的时间分辨角光电发射结果（TR-ARPES）和可能的替代分配较慢的弛豫磁结构序参量松弛进行了讨论。
Resistivity scaling in 1111 iron-pnictide superconductors
我们表明，零场正常态电阻率高于Tc的各种水平的电子掺杂-无论是LaO 1-xFxFeAs（La-1111）和SmO 1-xFxFeAs（Sm-1111）成员的1111-铁磷属元素化物超导体家庭-可以缩放在一个广泛的温度范围从20至300 K到单一的曲线欠掺杂La-1111（x=0.05-0.075），对于最佳和过掺杂的La-1111（x=0.1-0.2）和欠掺杂的Sm-1111（x=0.06-0.1）化合物。采用能量标度Δ、电阻率ρ_Δ和剩余电阻率ρ_0作为标度参数，并应用最近提出的模型无关标度方法（H. G. Luo，Y. H. Su和T. Xiang，Phys.Rev.B77，014529（2008））。计算了标度参数，确定了Δ的组成变化。观测到的ρ（T）的标度行为被解释为一种共同机制的指示，该机制主导了欠掺杂La-1111、最佳和过掺杂La-1111以及欠掺杂Sm-1111化合物中载流子的散射。
Spin dynamics in electron-doped pnictide superconductors
基于RPA近似下的双轨道模型，研究了Ba（Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$）$_{2}$ As $_{2}$中自旋激发的掺杂依赖性.计算中考虑了自旋密度波（SDW）和超导性（SC）之间的相互作用。在超导转变温度T $_{c}$之上和之下的不同掺杂范围内，我们的自旋磁化率结果与中子散射（NS）实验符合得很好。对于过掺杂样品，当$Γ$点附近的两个空穴袋中的一个消失时，根据ARPES，我们发现SC相和正常相的自旋磁化率虚部都表现出类似于能隙的行为.这一特征与最近的NMR和NS实验所观察到的“pseudogap”一致。
$a-b$ Plane Point Contact Spectroscopy measurements of optimally Cobalt doped Ba-122 iron-pnictide superconductors
点接触能谱（PCS）是一种能揭示超导能隙（$Δ$）大小和对称性的技术，对铁基超导体等新材料的研究特别有用。PCS通常与扩展的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）模型结合使用，BTK模型用于从在非常规超导体上获得的PCS数据中提取诸如$Δ$中的节点的存在的信息。BTK模型使用无量纲参数$Z$来量化穿过正常金属-超导体结的势垒强度。我们使用PCS的一个独特功能，允许$Z$的变化，以获得有关$Δ$的关键信息。我们报告了我们对铁基超导体BaFe $_{2-x}$ Co $_{x}$ As $_{2}$单晶的$Z$依赖的$a-b$平面PCS测量。我们的测量表明BaFe $_{2-x}$ Co $_{x}$ As $_{2}$（$x$ =0.148）是一个不含节点的双能隙超导体.依赖于$Z$的点接触光谱排除了纯$d$对称性，并且在最佳掺杂下的间隙具有可忽略的各向异性。
Vortex states in hole-doped iron-pnictide superconductors
基于自旋密度波（SDW）竞争和扩展的$s-$波超导的唯象模型，通过求解Bogoliubov-de Gennes方程，研究了Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$中的涡旋态.我们的结果为最佳掺杂的化合物没有诱导SDW是在定性协议与最近的扫描隧道显微镜实验。我们还认为，SDW对涡旋态的主要作用是降低了局域态密度中的能隙内峰的强度，并转移了能谱权重，在能隙外形成了附加峰.
Dissimilarities between the electronic structure of chemically doped and chemically pressurized iron pnictides from an angle-resolved photoemission spectroscopy study
Finite band inversion of ARPES in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ in comparison with optics
使用最大熵技术在有限频带Eliashberg形式主义，我们提取最近的高精度节方向角分辨光电子能谱（ARPES）数据在最佳掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi 2212）的准粒子电子玻色子谱密度。对具有d-波隙对称性的正常态和超导态都进行了处理。有限和无限带的结果被认为是和对比。我们比较获得的相关的传输谱密度，从一个类似的光学数据反演的结果。我们讨论了我们的结果的影响准粒子重整化的反节方向。
Fermi surface and effective masses in photoemission response of the (Ba$_{1-x}$K$_x$)Fe$_2$As$_2$ superconductor
从实验和理论上研究了超导体（Ba $_{1-x}$ K $_x$）Fe $_2$ As $_2$的角分辨光电子能谱。我们的研究结果解释了以前模糊的起源的所有显着特征的ARPES响应的这种范式pnictide化合物，并揭示了Lifshitz过渡的起源。计算的ARPES光谱与基础的DMFT能带结构的比较显示了最终状态效应的重要影响，这导致三维状态的ARPES光谱偏离真实的光谱函数。特别是，在ARPES响应中看到的表观有效质量增强不是准粒子价带的完全本征性质，但可能具有来自光电发射过程的显著的非本征贡献，因此不同于其真实值。由于这种效应在低光激发能量下更明显，软X射线ARPES由于3D电子动量的清晰定义而提供了更精确的质量增强值。
We investigate the origin of exoticity in Fe-based systems via studying the Fermiology of CaFe2As2 employing Angle Resolved Photoemission spectroscopy (ARPES). While the Fermi surfaces (FSs) at 200 K and 31 K are observed to exhibit two dimensional (2D) and three dimensional (3D) topology, respectively, the FSs at intermediate temperatures reveal emergence of the 3D topology at much lower temperature than the structural & magnetic phase transition temperature (170 K, for the sample under scrutiny). This leads to the conclusion that the evolution of FS topology is not directly driven by the str…
The interplay of high and low-energy mass renormalizations with band-shifts reflected by the positions of van Hove singularities (VHS) in the normal state spectra of the highest hole-overdoped and strongly correlated AFe$_2$As$_2$ (A122) with A = K, Cs is discussed phenomenologically based on ARPES data and GGA band-structure calculations with full spin-orbit coupling. The big increase of the Sommerfeld coefficient $γ$ from K122 to Cs122 is ascribed to an enhanced coupling to low-energy bosons in the vicinity of a quantum critical point to an unknown, yet incommensurate phase different from th…
Small and nearly isotropic hole-like Fermi surfaces in LiFeAs detected through de Haas van Alphen-effect
LiFeAs是砷基铁磷族化合物超导体中唯一一种不具有磁有序性的近化学计量比化合物。这与电子结构计算不一致，电子结构计算和一个非常稳定的磁性状态，并预测圆柱形的空穴和电子状费米表面片，其几何形状表明自旋波动和嵌套矢量处可能的长程有序不稳定性。事实上，一个复杂的磁性相图中确实观察到的同构NaFeAs化合物。先前的角分辨光电发射（ARPES）实验揭示了空穴和类电子表面的存在，但具有相当不同的横截面积，并且没有嵌套，这被认为是支撑超导体的pnictide家族中的磁序和超导性。这些ARPES观测结果受到了随后的de Haas van Alphen（dHvA）测量的挑战，该测量检测到了一些与原始能带计算大致一致的电子状费米表面片。在这里，我们展示了一个详细的dHvA研究揭示了额外的，小的和几乎各向同性的费米表面片在LiFeAs单晶，这应该对应于孔状轨道，如先前观察到的ARPES。因此，我们的研究结果调和了ARPES和以前的dHvA结果之间的明显差异。这些费米表面口袋的小尺寸表明在LiFeAs的电子相关性的突出作用。间隙节点的情况下，结合准二维和三维费米表面的共存，有利于LiFeAs的s波配对对称性。但是LiFeAs和LiFeP之间类似的类电子费米面结合非常不同的空穴袋，表明LiFeP的能隙函数中的节点可能位于空穴袋上。
Spin anisotropy due to spin-orbit coupling in optimally hole-doped Ba$_{0.67}$K$_{0.33}$Fe$_{2}$As$_{2}$
利用极化非弹性中子散射研究了最佳空穴掺杂铁磷属元素化物Ba $_{0.67}$ K $_{0.33}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$（$T_{\rm c}=38$ K）的自旋空间各向异性随温度和能量的变化关系.在超导状态下，虽然磁谱的高能量部分几乎是各向同性的，但低能量部分显示出明显的各向异性，表现为$c$轴极化共振。我们还观察到，在超导Ba $_{0.67}$ K $_{0.33}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$扩展到更高的能量相比，电子掺杂的BaFe $_{2-x}TM_{x}$ As $_{2}$（$TM=$ Co，Ni）和等价掺杂的BaFe $_{2}$ As $_{1.4}$ P $_{0.6}$，表明$T_{\rm c}$和自旋各向异性的能量尺度之间的连接。在正常状态下，低能量的自旋各向异性的最佳空穴和电子掺杂的铁pnictides开始在类似的温度下，在该温度下的弹性电阻偏离居里-外斯行为，指出这两种现象之间可能的连接。我们的研究结果突出了自旋轨道耦合的铁pnictides的超导性的相关性。
The interplay of structural and electronic phases in iron-based superconductors is a central theme in the search for the superconducting pairing mechanism. While electronic nematicity, defined as the breaking of four-fold symmetry triggered by electronic degrees of freedom, is competing with superconductivity, the effect of purely structural orthorhombic order is unexplored. Here, using x-ray diffraction (XRD), we reveal a new structural orthorhombic phase with an exceptionally high onset temperature ($T_\mathrm{ort} \sim 250$ K), which coexists with superconductivity ($T_\mathrm{c} = 25$ K), …
Spectroscopic and thermodynamic properties in a four-band model for pnictides
本文分析了磷属元素化物在正常态和超导态下的不同性质，特别是对最佳掺杂的Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_2$ As $_2$体系进行了研究。我们表明，通过使用实验测量的带色散的ARPES，一个四带Eliashberg模型在中间耦合制度可以占测量层次的差距和几个光谱和热力学签名的低能重整化。这些包括扭结带分散和有效质量确定通过比热和超流密度测量。我们还表明，虽然需要一个中间耦合Eliashberg的方法来解释的差距的大小，热力学量的温度行为并没有显示在这个制度的一个显着的偏差相对于弱耦合BCS计算。这可以解释在文献中经常报道的实验数据的双波段BCS拟合的明显成功。
Non-rigid band shift and non-monotonic electronic structure changes upon doping in the normal state of the pnictide high temperature superconductor Ba2(Fe1-xCox)2As2
Extremely Correlated Fermi Liquid Description of Normal State ARPES in Cuprates
用角分辨光电子能谱学（ARPES）测量的高温超导铜氧化物正常态单粒子谱函数，被认为是反常的，也是理解的关键。在这里，我们表明，一个前所未有的详细描述的数据所产生的光谱函数的极其相关的费米液态的t-J模型最近提出的Shastry。本说明书包括关于最佳掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的激光和常规同步加速器ARPES数据，以及关于La $_{1.85}$ Sr $_{0.15}$ CuO $_4$材料的常规同步加速器ARPES数据。{ \em它适用于具有相同物理参数值的所有数据集}，满足粒子求和规则，并成功解决了色散中两个广泛讨论的“扭结”异常。
Evidence for a cos(4φ) Modulation of the Superconducting Energy Gap of Optimally Doped FeTe_{0.6}Se_{0.4} Single Crystals Using Laser Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Deviating band symmetries and many-body interactions in a model hole doped iron pnictide superconductor
本文用角分辨光电子能谱研究了最佳掺杂的铁磷属元素化物超导体Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$（T $_c$ = 37 K）的低能能带结构.偏振对比测量被用来识别和跟踪所有三个低能量的类空穴带预测局域密度近似（LDA）计算。光发射的电子揭示了不一致的LDA预测的对称性沿$Γ$ -X高对称动量轴，由于电子动力学的意外强大的旋转各向异性。我们评估的多体效应，如莫特-哈伯德相互作用，可能是异常的基础，并讨论如何观察到的LDA能带结构的偏差影响铁磷属元素化物库珀配对的空穴掺杂制度的能量。
Weak-coupling superconductivity in a strongly correlated iron pnictide
铁基超导体被发现表现出轨道、自旋和晶格自由度的密切相互作用，极大地影响了它们的低能电子性质，包括超导性。尽管精确的配对机制尚未确定，但已经提出了几种候选相互作用来介导超导配对，无论是在轨道还是在自旋通道中。在这里，我们采用光学光谱（OS），角分辨光电子能谱（ARPES），从头算能带结构，和Eliashberg计算表明，近最佳掺杂的NaFe $_{0.978}$ Co $_{0.022}$ As表现出一些最强的轨道选择性的电子相关铁pnictides家族。出乎意料的是，我们发现，在强关联带的巡回电荷载流子的质量增强显着减少附近的$Γ$点，并归因于这种效果明显的自旋轨道耦合诱导的轨道混合。拥抱真正的能带结构，使我们能够描述所有的低能量的电子特性，在我们的实验中获得了显着的一致性，并证明，在这种材料的超导性是相当弱，介导的自旋波动。
