Magnetism in the FeAs stoichiometric compounds and its interplay with superconductivity in vortex states are studied by self-consistently solving the BdG equations based on a two-orbital model with including the on-site interactions between electrons in the two orbitals. It is revealed that for the parent compound, magnetism is caused by the strong Hund's coupling, and the Fermi surface topology aids to select the spin-density-wave (SDW) pattern. The superconducting (SC) order parameter with $s_{\pm}=Δ_{0}\cos(k_{x})\cos(k_{y})$ symmetry is found to be the most favorable pairing for both the electron- and hole-doped cases, while the local density-of-states (LDOS) exhibits the characteristic of nodal gap for the former and full gap for the latter. In the vortex state, the emergence of the field-induced SDW depends on the strength of the Hund's coupling and the Coulomb repulsions. The field-induced SDW gaps the finite energy contours on the electron and hole pocket sides, leading to the dual structures with one reflecting the SC pairing and the other being related to the SDW order. These features can be discernable in STM measurements for identifying the interplay between the field-induced SDW order and the SC order around the core region.
Bi-collinear antiferromagnetic order in the tetragonal $α$-FeTe
通过第一性原理电子结构计算,我们发现PbO型四配体$α$的基态处于双共线反铁磁态,其中Fe的局域磁矩($\sim2.5μ_B$)沿Fe正方晶格的一个对角线方向是铁磁有序的,而沿另一个对角线方向是反铁磁有序的.这种双共线顺序是由Te $5p$带介导的最近、次最近和次次最近邻超交换相互作用$J_1$、$J_2$和$J_3$之间的相互作用产生的。相反,$α$的基态是共线反铁磁序,与LaFeAsO和BaFe $_2$ As $_2$相似.
Local antiferromagnetic correlations in the iron pnictide superconductors LaFeAsO{1-x}F{x} and Ca(Fe,Co)2As2 as seen via normal-state susceptibility
本文研究了LaFeAsO $_{1-x}$ F $_x$和Ca(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$中磁性和超导电性的相互作用。虽然反铁磁自旋密度波的形成被抑制和超导性的发展,所有的样品显示出掺杂独立的正常状态下的磁化率的加热后,出现了铁磷属元素的一般功能的强烈增加。这些数据提供了证据,强大的本地反铁磁相关坚持即使在超导制度的相图。
Evidence for interfacial superconductivity in a bi-collinear antiferromagnetically ordered FeTe monolayer on a topological insulator
铁基化合物中高温超导性的发现[1,2]引发了对超导性和磁性之间相互作用的大量研究[3],最近,通过界面效应提高转变温度[4]。人们普遍认为,最佳超导性的出现与长程反铁磁(AFM)有序的抑制密切相关,尽管由于缺乏原子空间分辨率的数据,这种关系的精确微观图像仍然难以捉摸[1][5-7]。在这里,我们提出了一个自旋极化扫描隧道光谱(SP-STS)的研究,铁碲$_{1-x}$硒$_x$(x = 0,0.5)薄膜生长在原型Bi基块体拓扑绝缘体。令人惊讶的是,我们发现在费米能级处的能隙表明,与非超导FeTe体化合物相比,生长在Bi 2 Te 3衬底上的一个单胞薄FeTe层的超导相关性高达Tc ~ 6 K [8]。此外,SP-STS揭示了能隙空间共存的双共线原子力显微镜秩序。这一发现为铁基超导体中竞争有序的理论研究以及拓扑绝缘体和超导层异质结构中奇异相的实验研究开辟了新的视角。
Magnetotransport evidence of irreversible spin reorientation in the collinear antiferromagnetic state of underdoped $\mathrm{Nd}_{2-x}\mathrm{Ce}_x\mathrm{CuO}_4$
Mott localization in a pure stripe antiferromagnet Rb$_{1-δ}$Fe$_{1.5-σ}$S$_2$
本文报道了用中子衍射和角分辨光电子能谱相结合的方法对纯反铁磁条Rb $_{1-δ}$ Fe $_{1.5-σ}$ S $_2$的测量结果。对粉末样品的中子衍射实验表明,98 $\%$体积分数的样品处于菱形铁空位有序的反铁磁条纹相和Rb $_{0.66}$ Fe $_{1.36}$ S $_{2}$的细化成分中,而仅2 $\%$体积分数的样品处于$\sqrt{5}\times \sqrt{5}$铁空位有序的块体反铁磁相中。此外,单晶的中子衍射实验表明,只有一个单一的相的条纹反铁磁序与细化组成Rb $_{0.78}$ Fe $_{1.35}$ S $_2$,而与块反铁磁序相缺席。角分辨光电子能谱的测量结果表明,与纯条纹相相同的晶体上的电子结构的费米能级的间隙大于0.325 eV。这些数据共同表明,额外的10 $\%$铁空位,除了菱形铁空位顺序有效地阻止块反铁磁相的形成,数据还表明,条纹反铁磁相与菱形铁空位顺序是莫特绝缘体。
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。
Antiferromagnetic Spin Fluctuations and Unconventional Nodeless Superconductivity in an Iron-based New Superconductor (Ca_4Al_2O_{6-y})(Fe_2As_2):75As-NQR Study
Iron-based layered superconductor LaO$_{1-x}$F$_x$FeAs: an antiferromagnetic semimetal
本文采用第一性原理密度泛函理论研究了新发现的超导化合物LaO $_{1-x}$ F $_x$ FeAs。我们发现母体化合物LaOFeAs是一个准二维反铁磁半金属,其载流子主要是电子,磁矩为$2.3μ_B$,位于Fe-Fe正方晶格上的每个Fe原子周围。此外,这是一个相称的反铁磁自旋密度波由于费米面嵌套,这是强大的F掺杂。所观察到的超导现象发生在Fe-Fe反铁磁层上,表明一种新的超导机制,由自旋涨落介导。霍尔测量上的突变进一步预测为母体化合物LaOFeAs。
Superconductivity mediated by the antiferromagnetic spin-wave in chalcogenide iron-base superconductors
K $_{0.8+x}$ Fe $_{1.6+y}$ Se $_2$等铁基硒化物超导体的基态都是掺杂反铁磁半导体。在这些材料中,存在定义明确的铁局域矩,其能量与传导电子的能量通过大的带隙分开。我们建议,该系统的低能物理是由一个模型的相互作用的电子与现场铁磁交换相互作用和站点间的超交换相互作用的哈密顿量。我们在线性自旋波近似下导出了电子的有效配对势,并证明了这些材料中的超导性可以通过介导相干自旋波激发来驱动。我们的工作为中子散射和其他实验观察到的超导和反铁磁长程序共存提供了一个自然的解释。
Measurement of Coherent Polarons in the Strongly Coupled Antiferromagnetically Ordered Iron-Chalcogenide Fe1.02Te using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Electronic and magnetic structures of ternary iron selenides AFe$_2$Se$_2$ (A=K, Cs, or Tl)
通过第一性原理电子结构计算,我们发现三元铁硒化物AFe $_2$ Se $_2$(A=K,Cs,或Tl)的基态为双共线反铁磁有序,其中Fe局域磁矩($\sim2.8μ_B$)沿Fe-Fe正方晶格的一个对角线方向铁磁排列,而沿另一个对角线方向反铁磁排列.这种双共线反铁磁序是由Se $4p$轨道介导的最近邻、次最近邻和次最近邻超交换相互作用之间的相互作用引起的。
Coexistence of antiferromagnetic and ferromagnetic spin correlations in Ca(Fe1-xCox)2As2 revealed by 75As nuclear magnetic resonance
最近的核磁共振(NMR)测量结果表明,在空穴和电子掺杂的BaFe $_2$ As $_2$系列铁磷族化合物超导体中,通过Korringa比分析发现了条纹型反铁磁(AFM)和铁磁(FM)自旋关联的共存.受NMR工作的启发,我们研究了另一个铁磷属元素化物超导家族Ca(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$中FM涨落的可能存在.我们重新分析了我们以前报道的数据的Korringa比,并发现了明确的证据,在电子掺杂的CaFe $_2$ As $_2$系统中的条纹型AFM和FM自旋相关共存。这些NMR数据表明,FM波动存在于一般的铁pnictides超导家庭,因此必须包括捕获的现象的铁pnictides。
Majorana bound states are zero-energy states predicted to emerge in topological superconductors and intense efforts seeking a definitive proof of their observation are still ongoing. A standard route to realize them involves antagonistic orders: a superconductor in proximity to a ferromagnet. Here we show this issue can be resolved using antiferromagnetic rather than ferromagnetic order. We propose to use a chain of antiferromagnetic skyrmions, in an otherwise collinear antiferromagnet, coupled to a bulk conventional superconductor as a novel platform capable of supporting Majorana bound state…
Electronic structures and magnetic orders of Fe-vacancies ordered ternary iron selenides TlFe$_{1.5}$Se$_2$ and AFe$_{1.5}$Se$_2$ (A=K, Rb, or Cs)
通过第一性原理电子结构计算,我们发现Fe空位有序TlFe $_{1.5}$ Se $_2$的基态是一个准二维共线反铁磁半导体,其能隙为94 meV,与实验测量相一致.这种反铁磁有序是由Fe磁矩之间的Se桥反铁磁超交换相互作用驱动的。同样地,我们发现晶体AFe $_{1.5}$ Se $_2$(A=K,Rb,或Cs)也是反铁磁半导体,但具有零能隙半导体态或与基态近似简并的半金属态。因此,丰富的物理性质和相图的预期。
Intermittent dynamics of antiferromagnetic phase in inhomogeneous iron-based chalcogenide superconductor
以不同电子自由度为特征的相共存通常发生在层状超导体中。其中,碱性插层硫族化合物是顺磁(PAR)和反铁磁(AFM)相共存的模型系统,但不同阶段的时间行为仍然是未知的。在这里,我们报告的第一个可视化的原子运动在颗粒相的K $_{x}$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$使用X射线光子相关光谱。与PAR相不同,AFM纹理揭示了间歇性的动态与雪崩在马氏体。当冷却到超导转变温度T $_c$时,AFM相经历了一个反常的慢化行为,表明AFM相中原子的运动与超导性之间存在直接关系。除了为层状超导体中类似雪崩的动力学提供令人信服的证据外,这些结果还为描述非均匀固体中量子态的新理论模型提供了基础。
Ternary iron selenide K$_{0.8}$Fe$_{1.6}$Se$_2$ is an antiferromagnetic semiconductor
采用第一性原理电子结构计算方法研究了K $_{0.8+x}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$的电子结构和磁性.铁空位有序的KPDMATHABMP Fe $_{1.6}$ Se $_2$的基态被发现是一个准二维块棋盘式反铁磁(AFM)半导体的能隙为594 meV和一个大的有序磁矩为3.37 $μ_B$为每个Fe原子,在良好的协议与中子散射测量。潜在的机制是化学键驱动的四聚体晶格畸变。K $_{0.8+x}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$ with finite $x$是一种掺杂的AFM半导体,具有低导电载流子浓度,其与过量的钾含量近似成比例,定性地与红外观察一致。我们的研究揭示了这些材料中反铁磁性和超导性之间相互作用的重要性。这表明$_{0.8}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$而不是KFe $_2$ Se $_2$应被视为母体化合物,在电子或空穴掺杂时从其出现超导性。