A full paper to Phys. Rev. Lett. 101, 087004 (2008) focusing on material-dependencs, which also contains details on Phys. Rev. Lett. 102, 109902(Erratum) (2009). 18 pages, 19 figures. Minor changes made and added/updated references in ver.2
We study the effect of the lattice structure on the spin-fluctuation mediated superconductivity in the iron pnictides adopting the five-band models of several virtual lattice structures of LaFeAsO as well as actual materials such as NdFeAsO and LaFePO obtained from the maximally-localized Wannier orbitals. Random phase approximation is applied to the models to solve the Eliashberg equation. This reveals that the gap function and the strength of the superconducting instability are determined by the cooperation or competition among multiple spin fluctuation modes arising from several nestings among disconnected pieces of the Fermi surface, which is affected by the lattice structure. Specifically, the appearance of the Fermi surface $γ$ around $(π,π)$ in the unfolded Brillouin zone is sensitive to the pnictogen height $h_{\rm Pn}$ measured from the Fe plane, where $h_{\rm Pn}$ is shown to act as a switch between high-$T_c$ nodeless and low-$T_c$ nodal pairings. We also find that reduction of the lattice constants generally suppresses superconductivity. We can then combine these to obtain a generic superconducting phase diagram against the pnictogen height and lattice constant. This suggests that NdFeAsO is expected to exhibit a fully-gapped, sign-reversing s-wave superconductivity with a higher $T_c$ than in LaFeAsO, while a nodal pairing with a low $T_c$ is expected for LaFePO, which is consistent with experiments.
Emergent Phases of Nodeless and Nodal Superconductivity Separated by Antiferromagnetic Order in Iron-based Superconductor (Ca4Al2O6)Fe2(As1-xPx)2: 75As- and 31P-NMR Studies
我们报告$^{31}$ P-和$^{75}$ As-NMR研究(Ca $_4$ Al $_2$ O $_{6}$)Fe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$与P等价取代As。我们提出了新的演化的紧急阶段,节点无超导(SC)在0 $\le x \le$ 0.4和节点的$x$ =1附近是密切分离的开始相称的条纹型反铁磁(AFM)的顺序在0.5 $\le x \le$ 0.95,作为一个等价的替代P为As降低了氮族元素的高度$h_{Pn}$从Fe平面测量。结果表明,原子力显微镜的有序化发生在1.32 π $\le h_{Pn} \le$ 1.42 π的条件下,这也适用于(Fe $Pn$)$^{-}$层中具有Fe $^{2+}$态的其他铁磷族化合物.这种新的相位演化与$h_{Pn}$的变化点的重要性,电子相关的出现SC以及AFM秩序。
Anomalous sharp peak in the London penetration depth induced by the nodeless-to-nodal superconducting transition in BaFe$_2$(As$_{1-x}$P$_x$)$_2$
量子临界点(QCP)是否隐藏在非常规超导体中的问题是一个激烈的争论。虽然一个关于伦敦穿透深度的著名实验已经证明了在等价掺杂的铁基超导体BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$中存在QCP,但在零温度下磁序消失附近的穿透深度中观察到一个尖峰,这种新兴的QCP的性质仍然不清楚。在这里,我们提供了一个独特的图片来理解的QCP现象的基础上的线性响应理论的框架。从态密度和超流密度计算的证据表明,无结到结的配对转变伴随着在BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$的穿透深度的尖峰的出现。这种配对转变起源于具有强层间超导配对的三维电子性质。这一发现为理解BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$中实验观察到的QCP提供了重要的见解。
Spin-Polarized Josephson Supercurrent in Nodeless Altermagnets
Zhejiang University(浙江大学);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
Multigap nodeless superconductivity in CsCa2Fe4As4F2 probed by heat transport
最近发现了一个新的铁基超导体12442族,对该族的两个成员KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$和CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$多晶的μ子自旋弛豫($μ$ SR)测量表明,它们都具有$s+d$配对对称的节状超导能隙结构.本文报道了CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$单晶($T_c$ = 29.3 K)的超低温热导率测量结果。零场下可忽略的剩余线性项$κ_0/T$和$κ_0/T$的场依赖性表明CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$中存在多个无结超导能隙.这种间隙结构类似于CaKFe $_4$ As $_4$和中等掺杂的Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$ As $_2$,但与CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$多晶上的$μ$ SR测量所指示的节状间隙结构相反。
Displacement and annihilation of Dirac gap-nodes in d-wave iron-based superconductors
在一些铁基材料中,超导态的$d-$波对称性得到了实验和理论上的支持。一般认为铁基超导体中的$d-$波隙在费米面上一定有以布里渊区的$Γ$点为中心的节点。在这里,我们表明,虽然这是一个单一的费米面的情况下,由一个单一的轨道,情况更加复杂,如果有一个偶数的费米面由不同的轨道。特别是,我们表明,对于由$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道组成的两个$Γ$中心孔费米表面,节点仍然沿着对称性施加的方向存在于$T_{c}$附近,但被位移到两个费米表面之间的动量。如果两个空穴足够近,节点对可以在某个$T<T_{c}$处合并和湮灭,使$d-$波状态完全无节点。这些结果意味着,光电子能谱证据的$d_{xz}/d_{yz}$费米表面上的KFe $_{2}$作为$_{2}$不排除$d-$波隙对称性在这种材料中,而在$d_{xy}$口袋上观察到的无节点间隙K $_{x}$ Fe $_{2-y}$ Se $_{2}$是真正不符合$d-$波隙对称性。
Multi-gap nodeless superconductivity in nickel chalcogenide TlNi2Se2
对TlNi $_2$ Se $_2$单晶进行了低温热导率的测量,$T_c$ $\simeq$为3.7 K.在零场下,$T$ $\rightarrow$ 0 K($κ_0/T$)的剩余电子贡献与总热导率很好地分离,总热导率小于其正常状态值的0.45%.如此微小的残留$κ_0/T$不太可能是由节状准粒子贡献的。无节点间隙结构得到了低磁场中$κ_0(H)/T$非常弱的场依赖性的支持。在整个场范围内,$κ_0(H)/T$呈现“$S$“形曲线,如在镍磷属元素化物BaNi $_2$ As $_2$和SrNi $_2$ P $_2$的情况。镍基超导体的这一共同特征可以用多个无结超导带隙来解释。
Two-dimensional topological superconducting phases emerged from d-wave superconductors in proximity to antiferromagnets
基于最近在Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$衬底上生长的单层CuO $_{2}$中的无结超导电性的观察,我们研究了在反铁磁(AF)绝缘体附近的二维$t$ - $J$模型所描述的二维超导相.我们发现:(1)邻近感应AF场可以驱动节d波SC态通过连续跃迁进入无节d波配对态。(ii)在强场区中,能量有利的配对态具有扩展的s波对称性,可以是节态或无节态。(iii)在纯d波和s波配对相位之间,出现两个拓扑上不同的SC相位,具有($s+$ i $d$)对称性,即,弱配对相和强配对相,发现弱配对相是受谷对称性保护的$Z_{2}$拓扑超导体,表现出强的无带隙非手征边缘模.这些结果有力地表明,高$T_{c}$超导体在反铁磁体附近可以实现完全能隙对称性保护的拓扑超导。
Mechanism for Nodal Topological Superconductivity on PtBi$_2$ Surface
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg(维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所);Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat(维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat)
Antiferromagnetism and chiral-d wave superconductivity in a honeycomb lattice close to Mott state
利用t-J模型和从玻色子平均场论研究了半带填充时蜂窝晶格中接近反铁磁Mott态的反铁磁和手征d波超导.研究了不同能带填充率下的序参量和单粒子色散关系。结果发现,AFM增强SC,并导致节点单粒子色散关系在两个带填充分数。本文讨论了无节手征d波超导序之外的非预期节色散关系。为了突出手征d波超导态的相关特征,还对AF手征d波态和AF扩展s波态进行了比较。本研究可能与蜂窝晶格材料如In $_3$ Cu $_2$ VO $_9$化合物有关。
Impurity-induced bound states as a signature of pairing symmetry in multiband superconducting CeCu$_{2}$Si$_{2}$
最近提出的多带超导性占主导地位的两个间隙的功能,挑战早期接受的节$d$波配对在第一个非常规超导体CeCu $_{2}$ Si $_{2}$。本文通过第一性原理计算得到了CeCu $_{2}$ Si $_{2}$的多带费米面拓扑结构,并在一个包含详细能带结构的有效双杂化能带模型下研究了该问题.在T-矩阵近似下,我们的计算表明,不同的配对候选人可以产生定性不同的特征,其特征在于杂质诱导的束缚态。除无节$s^{\pm}$波外,环节$s$波和$d$波对都能产生带隙内杂质束缚态.特别地,$d_{x^2-y^2}$波和环结$s$波的能隙内态是可区分的,并且分别位于费米能附近或远离费米能。这些功能可以很容易地通过高分辨率扫描隧道显微镜/光谱学验证,并提供了一个明确的理由正在进行的辩论有关的超导能隙对称性CeCu $_{2}$ Si $_{2}$在环境压力下。
Nodal multigap superconductivity in KCa$_2$Fe$_4$As$_4$F$_2$
我们发现了新发现的铁基超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$($T_c~=~33.36(7)$ ~K)具有线节点多能隙超导性的证据。横向场μ子自旋旋转($μ$ SR)测量表明,超流密度的温度依赖性不具有完全带隙超导体的预期行为,这是由于在低温下缺乏饱和。此外,数据不能很好地拟合使用单波段模型或多波段$s$波模型,但很好地描述了两个间隙模型与线节点上的一个或两个间隙。同时,零场$μ$ SR的结果表明,在超导态的时间反演对称性破缺的缺乏,但建议的磁场涨落的存在。这些结果表明,在铁基超导体中实现节点超导性的不同途径。在这里的间隙结构急剧改变后,更换的间隔层之一,表明需要了解如何调整的配对状态的变化的不对称性之间的pnictogens位于两侧的Fe平面。