We discuss the large gap anisotropy found for the A1g (s-wave) state in RPA spin-fluctuation and functional renormalization group calculations and show how the simple arguments leading to isotropic sign-switched s-wave states in these systems need to be supplemented by a consideration of pair scattering within Fermi surface sheets and between the individual electron sheets as well. In addition, accounting for the orbital makeup of the states on the Fermi surface is found to be crucial.
Thermopower as sensitive probe of electronic nematicity in iron pnictides
本文研究了EuFePDMATHABMM(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$退孪晶单晶的热电势和电阻率的面内各向异性。与电阻率各向异性相比,热电势各向异性在远高于结构和磁性相变的温度下更明显并且已经清晰可见。最显著的是,热电势各向异性在结构转变下方改变符号。这是与两个贡献的相互作用,由于各向异性散射和轨道极化,这在高温和低温下分别占主导地位。
Quantum critical nematic fluctuations and spin excitation anisotropy in iron pnictides
铁磷族化合物的量子临界性同时涉及到铁磁自由度和反铁磁自由度,但这两种涨落之间的关系还有待澄清。在这里,我们研究这个问题的存在下,一个小的外部单轴电位,这打破了$C_4$ -对称性的B $_{1g}$部门。我们建立了一个身份,连接自旋激发各向异性,这是在$\vec{Q}_1=\left(π,0\right)$和$\vec{Q}_2=\left(0,π\right)$的动态自旋磁化率的差异,与动态磁化率和静态磁化率。利用这个恒等式,我们引入了一个标度过程来确定量子临界区的动态极化率,并举例说明了最佳Ni掺杂BaFe $_2$ As $_2$ [Y. Song \textit{et al.},Phys.Rev.B92,180504(2015)]。我们的研究结果的整体物理的铁基超导体的影响进行了讨论。
Sign-reversal of the in-plane resistivity anisotropy in iron pnictides
电子驱动的晶体旋转对称性破缺(不涉及磁序)的概念在多个系统中找到了实验支持,从半导体异质结构和钌酸盐到铜酸盐和铁磷属元素化物超导体。在磷属元素化物BaFe $_{2}$ As $_{2}$中,在可以由外部应变控制的温度范围内,这样的“电子自旋态”出现在磁过渡圆顶之上。在这里,通过测量平面内的电阻率各向异性,我们探测这种材料的电子各向异性在整个超导/磁圆顶,其端点与最佳超导转变温度相一致。反直觉地,我们发现,与其他材料不同,BaFe $_{2}$ As $_{2}$中的电阻率各向异性改变了整个掺杂相图的符号,即使磁性,磁性和正交序参量的符号保持固定。这一行为可以用磁相的费米面重构和磁相的自旋涨落散射来解释。输运各向异性的独特行为揭示了铁磷属元素化物的正常态输运性质中磁散射的主要作用,表明磁性、向列性和非常规超导性之间存在密切联系。
Sign-reversal of the in-plane resistivity anisotropy in hole-doped iron pnictides
在母体和电子掺杂的化合物中,已经广泛地研究了铁磷属元素化物的耦合正交和磁性转变的电阻率的面内各向异性。所有这些研究普遍表明,在低于磁转变温度时自旋沿其反铁磁耦合的长斜方轴$a_{O}$上的电阻率$ρ_{a}$小于短斜方轴$b_{O}$的电阻率$ρ_{b}$,即。e. $ρ_{a}<ρ_{b}$。本文报道了在空穴掺杂化合物Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$中,随着掺杂量的增加,电阻率各向异性开始变得非常小,当掺杂量足够大时,电阻率各向异性最终改变符号,即:e. $ρ_{b}<ρ_{a}$。这一观察结果与最近的理论预测一致,该理论预测考虑了正交/斜方晶态中自旋波动对电子的各向异性散射。
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。
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。
Energy dependence of the spin excitation anisotropy in uniaxial-strained BaFe1.9Ni0.1As2
用非弹性中子散射研究了单轴应变电子掺杂铁磷属元素化物BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_2$在最佳超导性($T_c=20$ K)附近自旋激发各向异性的温度和能量依赖性.我们的工作是由在单轴压力下观察电子欠掺杂铁磷族化合物的顺磁四元相的面内电阻率各向异性激发的,这归因于自旋驱动的伊辛-伊辛态或轨道有序。在这里,我们表明,自旋激发各向异性,自旋驱动的伊辛-伊辛相的签名,存在的能量低于$\sim$ 60毫电子伏的单轴应变BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$作为$_2$。由于该能量尺度比单轴应变Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$在最佳超导性附近的$d_{xz}$和$d_{yz}$带的能量分裂大得多,因此自旋Ising-Ising相关性可能是电阻率各向异性和相关电子自旋相关性的驱动力。
Self-consistent spin-wave theory for a frustrated Heisenberg model with biquadratic exchange in the columnar phase and its application to iron pnictides
Nematic fluctuations in the non-superconducting iron pnictide BaFe$_{1.9-x}$Ni$_{0.1}$Cr$_{x}$As$_{2}$
铁基超导体中电子相变的主要驱动力仍在争论中。利用电子输运、角分辨光电子能谱(ARPES)和非弹性中子散射(INS)测量方法,对非超导铁磷属元素化物BaFe $_{1.9-x}$ Ni $_{0.1}$ Cr $_{x}$ As $_{2}$体系的电子涨落进行了全面的研究.以前的中子衍射和输运测量表明,共线反铁磁性持续到$x=0.8$,具有类似的Néel温度$T_N$和结构转变温度$T_s$约32 K,但电荷载流子在$x=$ 0.5附近从电子型变为空穴型。在这项研究中,我们发现,在平面电阻率各向异性也高度依赖于铬掺杂和电荷载流子的类型。虽然ARPES测量表明,对于$x=0.05$和$x=0.5$化合物,在$T_s$附近可能存在较弱的轨道各向异性开始,但INS实验清楚地揭示了低能自旋激发各向异性的不同开始温度,这可能与自旋向列性的能量标度有关。这些结果表明,铁原子上的局域自旋和费米面上的巡游电子之间的相互作用对铁磷属元素化物的自旋涨落是至关重要的,其中轨道自由度的行为可能与自旋自由度不同,输运性质与自旋动力学密切相关.
Anisotropic magnetic excitations of a frustrated bilinear-biquadratic spin model -- Implications for spin waves of detwinned iron pnictides
阐明自旋激发的性质对于理解铁磷属元素化物的超导电性机制具有重要意义。受最近BaFe $_{2}$ As $_{2}$非弹性中子散射测量的启发,我们研究了具有波矢$(π,0)$的反铁磁相$S=1$阻挫双线性-双二次海森堡模型的自旋动力学.在$SU(3)$表示中使用味波理论以动力学方式处理双二次相互作用。除了磁振子(偶极)激发,双二次相互作用在高能量下产生四极激发。我们发现,四极波显着影响,在能量依赖的方式,自旋激发谱之间的各向异性沿$(π,0)$和$(0,π)$方向在波矢空间。我们的理论结果捕捉到了反孪晶BaFe $_2$ As $_2$的自旋动力学的基本行为。更一般地说,我们的研究结果强调了电子相关效应的铁pnictides的微观物理的重要性。
Microscopic origin of pressure-induced phase transitions in iron-pnictide $AFe_2As_2$ superconductors: an {ab initio} molecular-dynamics study
用{ \it ab initio}分子动力学方法研究了加压下$A$ Fe $_2$ As $_2$($A$ =Ca,Sr,Ba)的电子和晶格结构.我们发现,结构相变(正交到四面体对称性)总是伴随着一个磁相变在所有的化合物,而过渡的性质是不同的三个系统。计算结果解释了CaFe $_2$ As $_2$中存在塌缩的四方相,而BaFe $_2$ As $_2$中不存在塌缩的四方相的原因.我们认为,费米面嵌套功能的变化主导的相变压力下,而不是自旋挫折或近藤的情况。超导电性的后果进行了讨论。
Origin of Orthorhombic Transition, Magnetic Transition, and Shear Modulus Softening in Iron Pnictide Superconductors: Analysis based on the Orbital Fluctuation Theory
Field-induced nematic-like magnetic transition in an iron pnictide superconductor, Ca$_{10}$(Pt$_{3}$As$_{8}$)((Fe$_{1-x}$Pt$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$)$_{5}$
本文报道了用磁矩、隧道二极管振荡器技术和输运测量方法对Tc为10 K的近最佳掺杂铁磷族化合物超导体Ca $_{10}$(Pt $_{3}$ As $_{8}$)((Fe $_{1-x}$ Pt $_{x}$)$_{2}$ As $_{2}$)$_{5}$(x=0.078(6))在高达55 T的强磁场下的研究.我们确定的超导相图,揭示了各向异性的不可逆性场的一个因素,近Tc和签名的多带超导。出乎意料的是,当磁场垂直于ab平面施加时,我们在22 T下发现了类似自旋翻转的磁矩异常,当温度降低到0.33 K时,这种异常变得更加明显。由于我们的超导样品位于相图的反铁磁区域之外,所观察到的场致转矩转变表明自旋翻转转变不是长程有序矩,而是向列型反铁磁波动。
On the origin of the electronic anisotropy in iron pnicitde superconductors
利用偏振分辨拉曼光谱研究了铁磷属元素化合物$A$ Fe $_{2}$ As $_{2}$($A$ ~=~Eu,Sr)的电子特性的各向异性。我们表明,以上的结构相变在Ts的动力学各向异性性能的122化合物的出现$xy$对称性临界集体模式预示着冷凝成一个状态,自发破缺的四重对称性在温度$T^{*}$。然而,该模式的临界减慢受到TS(比$T^{*}$高约80 K)处的结构转变的干扰,导致各向异性密度波状态。
Universal quasi-degenerate orbital origin of two-dome phases in iron pnictide superconductors
School of physical science and technology, Nantong University(南通大学物理科学与技术学院);Key Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences(中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室);National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学国家同步辐射实验室);Department of Electronic Science and Engineering, and Tianjin Key Laboratory of Photo-Electronic Thin Film Device and Technology, Nankai University(南开大学电子科学与工程学院及天津市光电薄膜器件与技术重点实验室)
Intergrain Josephson Currents in Multigap Superconductors: Microscopic Origin of Low Intergrain Critical Current and Its Recovery Potential in Iron-Pnictide Materials