Evolution of spin excitations into the superconducting state in FeTe1-xSex
M. D. Lumsden, A. D. Christianson, E. A. Goremychkin, S. E. Nagler, H. A. Mook, M. B. Stone, D. L. Abernathy, T. Guidi, G. J. MacDougall, C. de la Cruz, A. S. S… 展开作者
M. D. Lumsden, A. D. Christianson, E. A. Goremychkin, S. E. Nagler, H. A. Mook, M. B. Stone, D. L. Abernathy, T. Guidi, G. J. MacDougall, C. de la Cruz, A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. Mandrus
The nature of the superconducting state in the recently discovered Fe-based superconductors1-3 is the subject of intense scrutiny. Neutron scattering investigations have already elucidated a strong correlation between magnetism and superconductivity in the form of a spin resonance in the magnetic excitation spectrum4-7. A central unanswered question concerns the nature of the normal state spin fluctuations which may be responsible for the pairing mechanism. Here we show inelastic neutron scattering measurements of Fe1.04Te0.73Se0.27, not superconducting in bulk, and FeTe0.51Se0.49, a bulk superconductor. These measurements demonstrate that the spin fluctuation spectrum is dominated by two-dimensional incommensurate excitations near the (1/2,1/2) (square lattice (pi,0)) wavevector, the wavevector of interest in other Fe-based superconductors, that extend to energies at least as high as 300 meV. Most importantly, the spin excitations in Fe1+yTe1-xSex exhibit four-fold symmetry about the (1,0) (square lattice (pi,pi)) wavevector and are described by the identical wavevector as the normal state spin excitations in the high-TC cuprates8-12 demonstrating a commonality between the magnetism in these classes of materials which perhaps extends to a common origin for superconductivity.
Bulk superconductivity induced by Se substitution in self-doped BiCh2-based compound CeOBiS2-xSex
本文报道了Se取代对自掺杂BiCH_2基化合物CeOBiS_（2-x）Sex的晶体结构、超导性能和价态的影响。合成了x = 0-1.0的CeOBiS_（2-x）Sex多晶样品。对于x = 0.4和0.6，体超导转变与一个大的屏蔽体积分数观察磁化率测量;最高的转变温度（Tc）为3.0 K x = 0.6。基于由电阻率和磁化强度测量估算的Tc，建立了CeOBiS_（2-x）Sex的超导相图。超导电性的出现在CeOBiS 2-xSex的解释与两个基本参数的面内化学压力和载流子浓度，这系统地随着硒浓度的增加而变化。
A minimum single-band model for low-energy excitations in superconducting K$_x$Fe$_2$Se$_2$
本文提出了新发现的铁基超导体K $_x$ Fe $_2$ Se $_2$的最小单带模型。我们的模型被发现是在低能量的五轨道模型的数值一致。基于我们的模型和无规相位近似，我们研究了超导能隙函数的自旋涨落和对对称性。发现了$(π/2,π/2)$自旋激发和$d_{x^2-y^2}$配对对称性。所有的结果都可以很好地理解的费米面拓扑结构和本地自旋相互作用之间的相互作用，提供了一个声音图片来解释为什么超导转变温度是一样高的，可以媲美那些在磷属元素和一些铜酸盐。一个共同的起源的超导性阐明这种化合物和其他高T $_c$材料。
Gapless spin excitations in superconducting La$_{2-x}$Ca$_{1+x}$Cu$_{2}$O$_{6}$ with $T_c$ up to 55 K
我们报告非弹性中子散射的双层铜酸盐家庭La $_{2-x}$ Ca $_{1+x}$ Cu $_{2}$ O $_{6+δ}$，包括两个晶体超导（在45和55 K的转变）在含氧气氛中的高压退火单晶。非超导晶体中的磁激发具有与弱空穴掺杂铜氧化物类似的温度依赖性。在超导晶体中，随着温度的升高，磁谱权重几乎均匀地受到抑制;特别是，没有自旋间隙或“共振”峰的迹象。这不同于在许多最佳掺杂的铜酸盐中看到的温度依赖性，但类似于在某些欠掺杂的铜酸盐中看到的行为。我们讨论了它与对密度波超导的可能联系。
Temperature dependence of the resonance and low energy spin excitations in superconducting FeTe$_{0.6}$Se$_{0.4}$
本文用非弹性中子散射研究了超导FeTe $_{0.6}$ Se $_{0.4}$（$T_c=14$ K）单晶中低能自旋激发的温度依赖性。在低温超导状态下，在电子和空穴费米面嵌套波矢量$Q=(0.5,0.5)$，$χ^{\prime\prime}(Q,ω)$的动态磁化率的虚部，有一个小的自旋间隙，自旋间隙以上的二维中子自旋共振，并增加线性增加$\hbarω$以上的能量。虽然共振的强度随着温度的升高而像序参数一样降低，并且在略高于$T_c$的温度下消失，但是模式的能量是弱温度依赖性的，并且在$T_c$以上同时消失。这表明，尽管它与电子掺杂的超导BaFe $_{2-x}$（Co，Ni）$_x$ As $_2$中的共振相似，但FeTe $_{0.6}$ Se $_{0.4}$中的模式与超导电子能隙不直接相关。
Raman and fluorescence characteristics of resonant inelastic X-ray scattering from doped superconducting cuprates
自旋激发的测量对于理解自旋介导的超导配对是必不可少的;而共振非弹性X射线散射（RIXS）为探测高能自旋激发提供了相当大的机会。然而，RIXS是否正确测量掺杂超导铜酸盐的集体自旋激发仍存在争议。在这里，我们证明了不同的拉曼和荧光类RIXS激发的Bi $_{1.5}$铅$_{0.6}$锶$_{1.54}$钙铜$_{2}$ O $_{8+δ}$在中红外能量区域。结合光子能量和动量相关的RIXS测量与理论计算，使用精确对角化提供了确凿的证据，拉曼类RIXS激发对应于集体自旋激发，这是在未掺杂的莫特绝缘体的磁振子，并演变成掺杂的超导化合物中的顺磁振子。与此相反，荧光般的位移主要是由于连续的粒子空穴激发的电荷通道。我们的结果表明，在适当的实验条件下，RIXS确实可以用来探测高掺杂$T_c$铜氧化物超导体中的顺磁子。
Suppression of low-energy longitudinal spin-excitations in Co-underdoped BaFe2As2
利用极化非弹性中子散射实验研究了Co欠掺杂BaFe $_2$ As $_2$的正常相和超导相的磁激发，该样品具有反铁磁有序和超导电性共存的特点.在正常状态下，反铁磁有序导致在所有三个自旋方向上的加宽的自旋隙开口，这让人想起纯反铁磁BaFe $_2$ As $_2$中的磁响应。特别是纵向激励表现出一个大的差距。在超导态中，我们发现了两种不同的共振激发，它们在自旋空间中都是各向异性的，并且都不出现在纵向极化通道中。这种行为与之前在接近最佳或更高掺杂的样品上的极化中子结果形成对比。由反铁磁序引起的纵向涨落的能隙似乎比超导能隙的两倍大得多，足以抑制与超导态的任何相互作用。这种被抑制的低能纵向涨落权重可以解释低掺杂BaFe $_2$ As $_2$中超导转变温度的降低，并表明反铁磁性和超导性在局部共存。
Polarized neutron scattering studies of magnetic excitations in electron-overdoped superconducting BaFe$_{1.85}$Ni$_{0.15}$As$_{2}$
利用极化非弹性中子散射研究了电子过掺杂BaFe $_{1.85}$ Ni $_{0.15}$ As $_{2}$（$T_c=14$ K）超导体的低能自旋激发及其空间各向异性.在正常状态下，反铁磁（AF）波矢量$Q=(0.5,0.5,1)$处的动态磁化率的虚部$χ^{\prime\prime}(Q,ω)$随$E\le 13$ meV的能量线性增加。当进入超导态时，自旋能隙在$E\approx 3$ meV以下打开，并且在$E\approx 7$ meV处出现宽中子自旋共振。我们仔细的中子极化分析表明，$χ^{\prime\prime}(Q,ω)$是各向同性的正常和超导状态的平面内和平面外的组件。这些结果与未掺杂的BaFe $_2$ As $_2$和最佳电子掺杂的BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$（$T_c=20$ K）的结果的比较表明，在BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$中观察到的自旋各向异性可能是由于其接近未掺杂的BaFe $_2$ As $_2$。因此，中子自旋共振是各向同性的过掺杂制度，符合单线态到三线态激发。
Field-angle-dependent low-energy excitations around a vortex in the superconducting topological insulator CuxBi2Se3
研究了超导拓扑绝缘体Cu $_{x}$ Bi $_{2}$ Se $_{3}$中单涡旋附近的准粒子激发，重点研究了点节点超导态.受最近Knight位移测量的启发，我们提出了两种方法来检测点节点的位置，在准经典处理中使用Kramer-Pesch近似的显式态密度公式。平行于$c$轴的涡旋周围的零能局域态密度具有双重形状，并且随着能量的增加沿着节方向分裂;这些行为可以通过扫描隧道显微镜检测到。当磁场平行于点节点方向时，在$a$ - $b$平面上旋转磁场下态密度的角度依赖性具有深极小值，这可以通过角分辨热容和热导率测量来检测。所有的理论预测都可以通过标准的实验技术在磁场中检测到。
Nature of magnetic excitations in superconducting BaFe$_{1.9}$Ni$_{0.1}$As$_{2}$
自从铁-磷属元素化物超导体中发现金属反铁磁（AF）基态接近超导性以来，一个中心问题是这些材料中的磁性是否来自弱相关电子，如纯铬中的自旋密度波，需要强电子相关，或者甚至可以用局域电子来描述，如铜氧化物的AF绝缘态。在这里，我们使用非弹性中子散射，以确定整个布里渊区的磁激发的绝对强度，在电子掺杂超导BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$（$T_c=20$ K），这使我们能够获得的波动磁矩$<m^2>$的大小，和它的能量分布。我们发现超导BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$和AF BaFe $_2$ As $_2$都具有涨落磁矩$<m^2>\approx3.2\ μ_B^2$/Fe（Ni），这与AF绝缘铜氧化物中的磁矩相似。这两类高温超导体的共同主题是磁激发具有部分局域化的特征，从而显示了强关联对高温超导性的重要性。
Spin gap and magnetic resonance in superconducting BaFe$_{1.9}$Ni$%_{0.1}$As$_{2}$
本文用中子能谱方法研究了BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$（$T_{c}=20$ K）超导体中磁激发的性质。在$T_{c}$以上，激发是无隙的，并以母体化合物的相称反铁磁波矢量为中心，而强度沿c轴呈现正弦调制。当进入超导状态时，自旋能隙逐渐打开，其幅度跟踪通过角分辨光电能谱观察到的超导能隙的$T$依赖性。自旋能隙和磁共振能都与温度\textit{and}波矢有关，但它们的比值在不确定度范围内是相同的。这些结果表明，自旋共振是一种与电子配对和超导电性有关的单重态-三重态激发。
The Magnetic Excitation Spectrum and Thermodynamics of High-$T_c$ Superconductors
用中子非弹性散射研究了$_2$ O $_3$超导单晶中与波矢和频率有关的磁涨落。光谱包含几个重要的特征，包括超导状态下的能隙，正常状态下的赝能隙和备受讨论的共振峰。由输运和核共振确定的赝能隙的出现与磁激发中共振的形成相吻合。与共振相关联的交换能具有温度和掺杂依赖性以及近似描述超导转变温度（$T_c$）附近的电子比热的大小。
Correlation of the Superconducting Critical Temperature with Spin and Orbital Excitation Energies In (Ca{x}La{1-x})(Ba{1.75-x}La{0.25+x})Cu{3}O{y} as Measured by Resonant Inelastic X-ray Scattering
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。
