本文采用LDA+DMFT(Local Density Approximation combined with Dynamical Mean-场论)计算方法,计算了新型高T_c铁氧磷属化合物LaFeAsO的光谱性质。采用第一性原理约束密度泛函理论的Wannier函数方法,计算了铁3d电子的平均库仑排斥参数U=3-4 eV和Hund交换参数J=0.8 eV.利用这些参数进行的DMFT计算得到了适度关联的电子结构,其有效电子质量增加值m^*~2与实验X射线谱和光电子能谱一致。磷属元素化合物的实验谱与金属铁的相应谱吻合较好,而与莫特绝缘体FeO的谱有很大差异,证实了中等关联强度的结论。
英文摘要:
LDA+DMFT (Local Density Approximation combined with Dynamical Mean-Field Theory) computation scheme has been used to calculate spectral properties of LaFeAsO -- the parent compound of the new high-T_c iron oxypnictides. The average Coulomb repulsion U=3-4 eV and Hund's exchange J=0.8 eV parameters for iron 3d electrons were calculated using the first principles constrained density functional theory scheme in the Wannier functions formalism. DMFT calculations using these parameters result in moderately correlated electronic structure with effective electron mass enhancement m^*~2 that is in agreement with the experimental X-ray and photoemission spectra. Conclusion of moderate correlations strength is confirmed by the observation that pnictides experimental spectra agree well with corresponding spectra for metallic iron while being very different with Mott insulator FeO spectra.
$a-b$ 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。
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。
Doping dependence of the lattice dynamics in Ba(Fe$_{1-x}$Co$_x$)$_2$As$_2$ studied by Raman spectroscopy
本文报道了铁磷族化合物超导体Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $x$单晶的拉曼散射光谱。冷却时,通过四方到正交晶系的过渡,我们观察到一个大的分裂的E $_g$平面声子模式涉及Fe和As位移。面内声子的分裂在过渡强烈减少掺杂后,消失的$x=0.06$定性以下的Fe磁矩所显示的趋势。分裂的起源进行了讨论,在铁pnictide系统固有的磁挫折,我们认为,这种增强分裂可能与强自旋-声子耦合。
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。
Critical Quadrupole Fluctuations and Collective Modes in Iron Pnictide Superconductors
铁pnictides的多频带性质引起了丰富的温度掺杂相图的竞争订单和过多的集体现象。在低掺杂下,四方晶系到正交晶系的结构转变紧随其后的是自旋密度波转变,两者都非常接近超导相。一个关键的问题是高$T_c$超导性的本质及其与轨道有序和磁性的关系。本文利用偏振分辨拉曼光谱研究了NaFe $_{1-x}$ Co $_{x}$ As超导体。拉曼极化率显示在整个相图中的非对称电荷波动的临界增强,这是在温度$θ(\mbox{x})$下$d$波Pomeranchuk不稳定性的前体。的电荷波动解释在四极轨道间的激发,其中的电子和空穴费米面呼吸的相位。在$T_c$以下,临界涨落获得相干性,并经历一种变形,成为一种相干的、具有非凡强度的inap模式。
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.
Angle-resolved spectroscopy study of Ni-based superconductor SrNi$_2$As$_2$
我们对镍基超导体SrNi $_2$ As $_2$进行了角分辨光电子能谱研究。观察到电子和空穴费米表面口袋,但它们的不同形状和大小导致非常差的嵌套条件。SrNi $_2$ As $_2$的实验电子能带结构与第一性原理计算结果在轻微的重整化(因子1.1)后吻合得很好,证实了Hund的交换主导的电子相关性随着Fe-、Co-和Ni-基化合物中$3d$壳层填充量的增加而降低。这些发现强调了Hund耦合和$3d$ -轨道填充作为过渡金属磷属元素化物电子相关性的关键调谐参数的重要性。
Electron correlation effects and scattering rates in Fe$_{1+y}$Te$_{1-x}$Se$_x$ superconductor
用角分辨光电子能谱研究了Fe $_{1+y}$ Te $_{1-x}$ Se $_x$超导体的低能电子结构和费米面拓扑。与已知的铁磷属元素化物类似,我们观察到布里渊区(BZ)中心的空穴袋和角落的电子袋。然而,在更精细的水平上,在$k$ -空间中的$Γ$ -和$Z$ -点周围的电子结构与其它铁磷属元素化物基本上不同,因为我们在$Γ$-点处观察到两个空穴袋,并且更有趣的是在$Z$ -点处仅观察到一个空穴袋,而在$1111$ -、$111$ -和$122$ -型化合物中,在区域中心可以容易地发现三个孔袋。在Fe $_{1+y}$ Te $_{1-x}$ Se $_x$超导体中注意到的另一个主要区别是,在从$Γ$到$Z$的过程中,最里面的类空穴带的顶部远离费米能级移动到更高的结合能,与铁磷属元素化物完全相反。所观察到的功能的偏振依赖性被用来帮助所观察到的频带的轨道特性的属性。光子能量相关的测量表明,一个弱的$k_z$分散的外孔袋和中等的$k_z$分散的内孔袋。通过评估的动量和能量依赖的光谱宽度,提取的单粒子自能,有趣的是,这表明了这些化合物的一个明显的非费米液体行为。实验观察的背景下,电子能带结构的计算和模型的自能,如自旋费米子模型和边缘费米液体进行了讨论。
Orbital-dependent electron correlation effect on the two- and three-dimensional Fermi surfaces in KFe2As2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy
Electron doping evolution of the magnetic excitations in BaFe2-xNixAs2
本文用非弹性中子散射(INS)谱研究了电子掺杂铁磷属元素化物超导体BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$ with $x=0.096,0.15,0.18$中布里欧区的磁激发谱。虽然$x=0.096$样品是接近最佳的超导电性与$T_c=20$ K,并有共存的静态无公度磁序,$x=0.15,0.18$样品是电子过掺杂的还原$T_c$分别为14 K和8 K,并没有静态反铁磁(AF)秩序。在以前的INS工作的未掺杂($x=0$)和电子最佳掺杂($x=0.1$)的样品,电子掺杂的效果被发现修改自旋波在母体化合物BaFe $_2$作为$_2$低于$\sim$ 100毫电子伏,并诱导中子自旋共振在相称的AF有序波矢量耦合超导。虽然在$x=0.096$样品上收集的新数据证实了早期工作的总体特征,但我们对共振的仔细的温度依赖性研究表明,共振突然改变其$Q$ -宽度低于$T_c$,类似于最佳空穴掺杂铁磷属元素化物Ba $_{0.67}$ K $_{0.33}$ Fe $_2$ As $_2$。此外,我们建立了共振的色散,并发现它改变从相称的横向不相称的能量增加。在进一步电子掺杂到具有$x=0.15$和0.18的过掺杂铁磷属元素化物时,共振在所有能量下变得较弱并且横向不相称,而高于$\sim$ 100 meV的自旋激发仍然没有太大影响。我们对$x=0.096,0.15,0.1…
Carrier localization due to local magnetic order induced by magnetic impurities in Ba(Fe$_{1-x}$TM$_x$)$_2$As$_2$ (TM = Mn and Cr) as seen via optical spectra
用光谱法研究了Ba(Fe $_{1-x}$ TM $_x$)$_2$ As $_2$(TM = Mn和Cr)的电荷动力学.结果发现,除了强抑制的相干电荷输运,磁性杂质诱导一个新的光谱特征相关的反铁磁转变温度以上的远红外区域的载流子本地化。我们将其归因于导电电子与磁性杂质诱导的局域磁有序之间的协同效应。研究结果表明,Mn和Cr不是铁磷属化物中常规的磁对破坏者。