We consider the superfluid density $ρ_s (T)$ in a two-band superconductor with extended s-wave symmetry ($s^+$) in the presence of non-magnetic impurities and apply the results to Fe-pnictides. We show that the behavior of the superfluid density is essentially the same as in an ordinary s-wave superconductor with magnetic impurities. We show that, for moderate to strong inter-band impurity scattering, $ρ_s (T)$ behaves as a power-law $T^n$ with $n\approx 1.6\div2$ over a wide range of $T$. We argue that the power-law behavior is consistent with recent experiments on the penetration depth $λ(T)$ in BaFe$_2$As$_2$, but disagree quantitatively with the data on LaFePO.
Local measurement of the penetration depth in the pnictide superconductor Ba(Fe$_{0.95}$Co$_{0.05}$)$_2$As$_2$
用磁力显微镜(MFM)和扫描SQUID法测量了Ba(Fe $_{0.95}$ Co $_{0.05}$)$_2$ As $_2$单晶从0.4 K到临界温度$T_c=18.5$ K的局域超流密度$ρ_{s}$。我们观察到,穿透深度$λ$的变化速度比以前公布的温度慢约10倍,可以很好地描述一个干净的两带完全带隙模型的依赖。我们证明,MFM可以测量的重要和难以确定的绝对值的$λ$,以及获得其温度依赖性和空间均匀性。我们发现$ρ_{s}$是均匀的,尽管高度无序的涡旋钉扎。
Local measurement of the superfluid density in the pnictide superconductor Ba(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_2$As$_2$ across the superconducting dome
我们使用局部技术测量Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_2$ As $_2$中的渗透深度$λ_{ab}(T)$,该技术不对样品求平均值。超流密度$ρ_s(T)\equiv1/λ_{ab}(T)^2$具有三个主要特征。首先,$ρ_s(T=0)$在圆顶的欠掺杂侧急剧下降。第二,$λ_{ab}(T)$在最佳掺杂下在低$T$下是平坦的,表明完全带隙的超导性,但在欠掺杂和过掺杂样品中变化更强烈,与幂律或小的第二间隙一致。第三,$ρ_s(T)$在$T_c$附近急剧变化以获得最佳掺杂和欠掺杂。这些观察结果与磁相和超导相之间的相互作用是一致的。
Effects of electron irradiation on resistivity and London penetration depth of Ba$_{1-x}$K$_x$Fe$_2$As$_2$ ($x \leq$ 0.34) iron - pnictide superconductor
用2.5 MeV电子以高达5.2 $\times$ 10 $^{19}$电子/cm $^2$的剂量辐照,在Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$单晶中引入点状缺陷。($T_c=$ 14 K),$x=$ 0.26($T_c=$ 32 K)和0.34($T_c=$ 39 K)通过探测非磁散射对电阻率$ρ(T)$和伦敦穿透深度$ λ(T)$的影响来研究超导间隙结构。对于所有的组合物,照射抑制超导转变温度,$T_c$和增加的电阻率。$λ(T)$的低温行为最好用幂律函数$Δλ(T) = A(T/T_c)^n$来描述.虽然$T_c$的实质性抑制支持$s_{\pm}$配对机制,但在接近最佳掺杂的样品中,$x=$ 0.26和0.34,指数$n$保持高($n \geq 3$),表明稳健的全超导带隙。对于表现出超导性和长程磁性共存的$x=$ 0.19组合物,$T_c$的抑制快得多,并且指数$n$朝向$n$ = 2的脏极限降低。在该样品中,照射还抑制了结构/磁性转变的温度,$T_{sm}$,从103 K到98 K,与磁序的巡回性质一致。我们的研究结果表明,欠掺杂的组合物,特别是在共存制度是最容易受到非磁散射,并意味着在多频带Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$作为$_2$超导体,带间带内配对强度的比率,以及相关的间隙各向异性,增加后,从最佳掺杂的偏离。
Charge doping-induced quasiparticle scattering in iron-pnictide superconductors as probed by vortex pinning
铁磷属元素化物超导体的电荷掺杂导致磁通涡旋的集体钉扎,而等价掺杂则不会。此外,磁通钉扎在电荷掺杂的化合物是一贯的平均自由程波动所引入的掺杂剂原子,允许提取的弹性准粒子散射率。等价掺杂的BaFe $_{2}$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_{2}$中不存在掺杂剂原子的散射与该材料中低温渗透深度的线性温度依赖性的观察结果一致。
Coexistence of magnetic fluctuations and superconductivity in the pnictide high temperature superconductor SmFeAsO$_{1-x}$F$_{x}$ measured by muon spin rotation
对磷属元素高温超导体SmFeAsO $_{1-x}$ F $_{x}$(x=0.18和0.3)进行了μ子自旋转动实验。我们观察到在超导附近的慢自旋涨落的异常增强,这表明自旋涨落有助于非常规超导态的形成。获得了面内穿透深度$λ_{ab}(0)=190(5)$ \thinspace nm的估计,这证实了磷属元素化物超导体在$T_{\mathrm{c}}$和$λ_{ab}(0)^{-2}$之间服从Uemura式关系。
Magnetic penetration-depth measurements of a suppressed superfluid density of superconducting Ca$_{0.5}$Na$_{0.5}$Fe$_2$As$_2$ single crystals by proton irradiation
本文报道了质子辐照产生的随机点缺陷对超导Ca $_{0.5}$ Na $_{0.5}$ Fe $_2$ As $_2$单晶超流密度$ρ_{s}$的显著影响。抑制的大小是通过使用磁力显微镜测量与温度相关的磁穿透深度$λ(T)$来推断的。我们的研究结果表明,辐射剂量为2 $\times10^{16}$ cm $^{-2}$由3 MeV的质子产生的超导临界温度$T_{c}$的减少约10%的结果。%,而上临界场的斜率没有明显的变化。相反,$ρ_{s}(0)$被抑制约60%。Abrikosov-Gorkov理论的这种崩溃可以用所谓的“瑞士奶酪模型”来解释,该模型解释了类似于瑞士奶酪中的孔的点缺陷附近的序参数的空间抑制。上临界场的斜率和穿透深度$λ(T/T_{c})/λ(0)$在辐照前后表现出相似的温度依赖性。这可能是由于Ca $_{0.5}$ Na $_{0.5}$ Fe $_2$ As $_2$的高度无序性质与大的带内和同时带间散射以及短相干长度超导性的$s^\pm$波性质的组合。
Zero-field superfluid density in d-wave superconductor evaluated from the results of muon-spin-rotation experiments in the mixed state
本文报道了用μ子自旋旋转(\muSR)方法测量最佳掺杂铜酸盐超导体(BiPb)_2(SrLa)_2CuO_6+δ(OP Bi 2201)的面内磁穿透λ_{ab}。我们发现,在非常规的$d-$波超导体(如OP Bi 2201)中,在各种磁场中进行的\muSR实验允许评估零场磁穿透深度λ_0,其与零场超流密度ρ_s \propto λ_0^-2有关。
Disorder-induced topological change of the superconducting gap structure in iron pnictides
在具有非常规配对机制的超导体中,激发谱中的能隙通常具有节点,这允许在低能量下的准粒子激发。在许多情况下,例如$d$波铜氧化物超导体,节点的位置和拓扑结构由对称性强加,因此无间隙激发的存在被保护免于无序。在这里,我们报告的观察铁磷族化合物超导体的间隙结构的明显变化,增加杂质散射。通过电子辐照在BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$晶体中连续引入点缺陷,从低温穿透深度测量中发现,结态转变为完全带隙激发的无结态。此外,在进一步的辐射下,带隙状态演变成另一个无隙状态,提供了大量的证据,非传统的符号变化$s$波超导性。这表明,超导能隙的拓扑结构可以由无序控制,这是铁磷属化物的一个惊人的独特特征。
Microwave Surface-Impedance Measurements of the Magnetic Penetration Depth in Single Crystal Ba1-xKxFe2As2 Superconductors: Evidence for a Disorder-Dependent Superfluid Density
本文报道了用高灵敏度微波测量掺空穴铁基超导体Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$ As $_2$($x\approx 0.55$)单晶中的面内穿透深度$λ_{ab}$和准粒子散射率$1/τ$。虽然幂律温度依赖性的$λ_{ab}$与功率$\sim 2$被发现在晶体中与大$1/τ$,我们观察到指数温度依赖性的超流密度与存在的完全打开的两个间隙,我们研究的最干净的晶体。这种差异可能是晶体中固有的无序程度不同的结果。我们还发现低温散射率与准粒子密度之间存在线性关系,这与d波铜氧化物超导体的情况形成了鲜明的对比。这些结果表明铁砷化物的内在无节序参量。
Nodal Protectorate: A Unified Theory of the ab-plane and c-axis Penetration Depths of Underdoped cuprates
我们制定了一个模型描述的掺杂($x$)和温度($T$)依赖的$ab$平面和c轴的渗透深度的铜氧化物超导体。该模型采用了抑制的超流密度与欠掺杂的系统接近莫特-哈伯德绝缘状态,通过增加一个d-波BCS模型的现象学电荷重整化因子,是消失的小状态远离节点的d-波对电位,但接近团结的节点附近。的c轴穿透深度内捕获的CuO $_2$平面之间的非相干电子隧穿的模型。应用这个模型的高纯度单晶YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+δ}$的最新实验数据意味着存在一个“节点保护区”,一个$k$ -空间区域的节点附近的大小成比例地减少到$x$,其中d波准粒子保持尖锐,即使系统摇摇欲坠的边缘成为绝缘体。超流体密度,这是非常小的这些样本,也似乎完全来自这些保护节点区域。
Doping - dependent superconducting gap anisotropy in the two-dimensional 10-3-8 pnictide Ca$_{10}$(Pt$_3$As$_8$)[(Fe$_{1-x}$Pt$_{x}$)$_2$As$_2$]$_5$
Ca $_{10}$(Pt $_3$ As $_8$)[(Fe $_{1-x}$ Pt $_x$)$_2$ As $_2$ ] $_5$(“10-3-8”)超导体的特征是相对高的各向异性和超导性与结构/磁性转变的清晰分离,这使得研究超导能隙而不需要由于共存的序参数而引起的复杂化。在10-3-8($x =$ 0.028、0.041、0.042和0.097)的欠掺杂单晶中测量的伦敦穿透深度显示出与其他铁基超导体非常相似的行为,表现出稳健的幂律,$Δλ(T) = A T^n$。指数$n$从2.36($x =$ 0.097,接近最佳掺杂)下降到1.7($x =$ 0.028,重度欠掺杂组合物),表明超导能隙在圆顶边缘变得更加各向异性。在基于BaFe $_2$ As $_2$(“122”)的低各向异性超导体中发现了类似的趋势,这意味着它是铁磷属元素化物中超导性的内在性质,与磁有序和超导性的共存或正常态的各向异性无关。总的来说,这种掺杂依赖性与$s_{\pm}$配对与带内排斥竞争一致。
Field Induced Reduction of the Low Temperature Superfluid Density in YBa2Cu3O6.95
利用一种新型的高磁场(8 T)μ子自旋谱仪测量了YBa 2 Cu 3 O 6. 95的面内磁穿透深度随温度的变化。在低H和低T下,穿透深度表现出与d_x^2-y^2波超导体的能隙相关的特征线性T依赖性。然而,在较高的磁场下,穿透深度在低T下基本上与温度无关。我们讨论了可能的解释,这个令人惊讶的新功能在低能量激发光谱。
Investigation of the Superconducting Gap Structure in SrFe$_2$(As$_{0.7}$P$_{0.3}$)$_2$ by Magnetic Penetration Depth and Flux Flow Resistivity Analysis
测量了掺磷铁基超导体SrFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$单晶($x=0.30$,$T_c=25 \mathrm{K}$)的微波表面阻抗,获得了单晶中的超流密度和磁通流电阻率。在低温下,超流密度$n_s (T)/n_s(0)$服从幂律$n_s (T)/n_s (0)=1-C(T/T_c)^n$,分数指数为$n=1.5$-1.6。在低磁场下,磁通流电阻率显著增强。这些功能是一致的存在与线节点的间隙和无节点的间隙与深最小。实验中观察到的SrFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$和BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$超导能隙结构的显著差异,对阐明铁基超导机制具有重要意义。
Nodeless superconductivity in the presence of spin-density wave in pnictide superconductors: The case of BaFe$_{2-x}$Ni$_{x}$As$_{2}$
铁基超导体的特点表现在其电子、磁性和库珀对的配对对称性上,但后者仍有待探索。通常在这些材料中,超导性与磁序共存并竞争,从而产生非常规的配对机制。本文报道了BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$单晶体在超导状态下的体磁化强度和低温比热的测量结果。{电子}比热在超导转变温度处显示出明显的异常,并且{在超导状态的低温下}显示出小的剩余部分。当$x$ = 0.092、0.096和0.10时,正常态索末菲系数随Ni掺杂而增加,这说明磁性和超导性之间存在竞争。我们的超导态比热和伦敦穿透深度的温度依赖性的分析提供了强有力的证据,一个两带$s$波序参数。此外,从低临界场计算的伦敦穿透深度的数据遵循指数温度依赖性,完全带隙超导体的特征。这些观察清楚地表明,在接近最佳掺杂的化合物中的超导能隙是无节点的。