我们对两种高质量的过掺杂Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_2$ As $_2$(x=0.7和1.0)单晶进行了$^{75}$ As NMR研究。在正常状态下,我们发现自旋晶格弛豫($1/^{75}T_1$)从x=0.7到x=1.0的样品急剧增加。在KFe $_2$ As $_2$中,$1/^{75}T_1TK_n^2$的比率(其中$^{75}K_n$是奈特位移)随着温度降低而增加。这些结果表明,通常被当作简单费米液体的KFe $_2$ As $_2$中存在一种新的自旋涨落.在超导状态下,我们观察到一个阶梯状的功能在x=0.7样品的自旋晶格弛豫的温度依赖性,这支持一个两个间隙的超导低掺杂材料。然而,$1/^{75}T_1$在过掺杂样品中低于Tc的温度标度与在欠掺杂或最佳掺杂的样品中的温度标度显著不同。观察到了幂律标度行为$1/^{75}T_1T\sim T^{0.5}$,这表明在过掺杂空穴型超导体中普遍存在较强的低能激发。
英文摘要:
We performed $^{75}$As NMR studies on two overdoped high-quality Ba$_{1-x}$K$_{x}$Fe$_2$As$_2$ (x=0.7 and 1.0) single crystals. In the normal states, we found a dramatic increase of the spin-lattice relaxation ($1/^{75}T_1$) from the x=0.7 to the x=1.0 samples. In KFe$_2$As$_2$, the ratio of $1/^{75}T_1TK_n^2$, where $^{75}K_n$ is the Knight shift, increases as temperature drops. These results indicate the existence of a new type of spin fluctuations in KFe$_2$As$_2$ which is accustomed to being treated as a simple Fermi liquid. In the superconducting state, we observe a step-like feature in the temperature dependence of the spin-lattice relaxation of the x=0.7 sample, which supports a two-gap superconductivity as the underdoped materials. However, the temperature scalings of $1/^{75}T_1$ below Tc in the overdoped samples are significantly different from those in the under or optimal doped ones. A power-law scaling behavior $1/^{75}T_1T\sim T^{0.5}$ is observed, which indicates universal strong low energy excitations in the overdoped hole-type superconductors.
Novel Superconducting Characteristics and Unusual Normal-State Properties in Iron-based Pnictide Superconductors: 57Fe-NMR and 75As-NQR/NMR studies in REFeAsO_1-y (RE=La,Pr,Nd) and Ba0.6K0.4Fe2As2
利用$^{57}$ Fe-NMR和$^{75}$ As-NQR/NMR研究了铁基磷属元素化物超导体REFeAsO $_{1-y}$(RE=La,Pr,Nd)和Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$($T_{c}=$ 38 K)的新颖超导特性和异常正常态性质.在$_{0.7}$的超导态($T_{c}=$ 28 K),$^{57}$的Fe-Knight位移的自旋分量在低温下几乎为零,这为自旋-单重态Cooper配对形成超导态提供了有力的证据. LaFeAsO $_{0.7}$和Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$中的核自旋-晶格弛豫速率$(1/T_{1})$表现出类似$T^{3}$的依赖性,在$T_{c}$以下没有相干峰,表明在这些Fe基磷属元素化合物中通常实现非常规的超导态。所有这些事件$T_c$以下一直认为在扩展的s $_{\pm}$波配对与费米面之间的顺序参数的符号反转。在正常状态下,$1/T_1T$显着减少后冷却的Fe和As位的LaFeAsO $_{0.7}$。相反,在Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$中,它在冷却时逐渐增加。尽管这些化合物的超导性质之间的相似性,观察到一个关键的差异,在其正常状态下的属性取决于电子或空穴是否掺杂到FeAs层。这些结果可能为铁基…
Site-dependent NMR Spin-lattice Relaxation in the Superconducting State of an Iron Pnictide Superconductor
在常规超导体中,所有核上的自旋-晶格弛豫速率在低于Tc时应该具有相同的温度依赖性。我们进行了$^{23}$ Na,$^{75}$ As,和$^{59}$ Co NMR研究单晶的NaFe 0.95 Co 0.05 As,并发现自旋晶格弛豫速率显示出非常不同的温度依赖的幂律行为的三个网站。我们认为,这种位置依赖的行为是由于超导体有两个非常不同的大小的差距的事实。每个核的幂律指数受小能隙的超精细耦合强度的影响。我们还发现钴位上的大超导能隙比其它两个位上的小。这表明掺杂剂位置上的超导能隙的局部抑制。
Emergence of novel magnetic order at finite temperature in overdoped pnictides
我们研究了在两种不同的掺杂物:空位和磁性杂质的存在下,受抑海森堡$J_1-J_2$模型中磁有序的温度依赖性。我们表明,无论他们的磁性比,杂质的引入淬火无序选择机制与伊辛样相变在低温下的顺序,并让位给$90^\circ$(反共线)秩序。掺杂剂的存在引发了一个非平凡的竞争之间的熵选择的状态(共线)和大力青睐的(反共线)在稀释和温度的依赖。而在磁性杂质的情况下,在整个温度和掺杂范围内观察到感兴趣的磁相,在磁性杂质的情况下,在$12\%$稀释度以上的所有温度下,每个磁序都被破坏。在固定的低温和调整掺杂,我们显示了一级相变导致重新进入的伊辛类秩序与渗透的岛屿的$90^\circ$秩序。在固定的掺杂和不同的温度下,我们观察到的过渡从反共线的共线相的辅助下,在磁性杂质的存在下,一个新出现的磁性相,而在空位的情况下,这种过渡的特点是由一个共存的区域。此外,通过调节杂质的磁矩,可以实现类伊辛序的完全崩溃。这与超导Ba(Fe $_{1-x}$ Ir $_x$)$_2$ As $_2$ with $x<0.047$中Ir掺杂原子的观察结果一致。
$^{75}$As NMR study of overdoped CeFeAsO$_{0.8}$F$_{0.2}$
本文报道了过掺杂铁磷属元素超导体CeFeAsO $_{0.8}$ F $_{0.2}$的$^{75}$ As NMR研究结果。在高达100 K的温度下,在NMR谱中观察到两个峰,该温度高于39 K的超导转变温度,因此它们不能归因于先前建议的超导状态中的涡旋效应[A. Ghoshray等人,B79,144512(2009)]。的温度依赖性的$^{75}$作为NMR位移的两个峰是一致的超精细耦合从磁性Ce到As和不同的居里-外斯温度。两个居里-外斯温度的出现,其中一个接近零,另一个是$\sim$ -18 K,表明这两个峰产生于有序和无序区域,其中无序可能是由于具有显著氟位无序和/或氧空位簇的区域。类似于其他一些研究ReFeAsO $_{1-x}$ F $_x$(Re是稀土),我们发现,有一个以上的$^{75}$ As自旋晶格和自旋弛豫率,可以归因于在ReO层中的有序和无序区域,并表明,不均匀性是一个共同的特点,在ReFeAsO $_{1-x}$ F $_x$超导体。
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。
Anomalous Superconducting-Gap Structure of Slightly Overdoped Ba(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$
利用三维角分辨光电子能谱(3D angle-resolved photoemission spectroscopy,3D)研究了轻度过掺杂超导体Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_{2}$ As $_{2}$($x=0.1$)的各向异性超导能隙(SC-gap)结构.在布里渊区中心观察到两个空穴费米面(FS),在区角观察到一个内电子FS,在三维动量空间中显示出几乎各向同性的SC带隙。然而,外部电子FS表现出各向异性SC间隙与节点或间隙最小值周围的M和A点。不同的各向异性获得的SC之间的差距外,内电子FS不能预期从所有的理论预测与自旋波动,轨道波动,和两者的竞争。我们的研究结果为铁磷属元素化物超导体的SC机制提供了新的见解。
Site-selective $^{63}$Cu NMR study of the vortex cores of Tl$_{2}$Ba$_{2}$CuO$_{6+δ}$
本文报道了在$T_{c}$ = 85 K下对过掺杂TlPDMATHABMN Ba $_{2}$ CuO $_{6+δ}$的涡旋芯态的择位$^{63}$ Cu NMR研究。我们观察到一个相对较高的密度的低能量准粒子激发的涡核中的磁场为7.4847 T沿c轴,相比之下,YBa $_{2}$铜$_{3}$ O $_{7-δ}$。
Resistivity scaling in 1111 iron-pnictide superconductors
我们表明,零场正常态电阻率高于Tc的各种水平的电子掺杂-无论是LaO 1-xFxFeAs(La-1111)和SmO 1-xFxFeAs(Sm-1111)成员的1111-铁磷属元素化物超导体家庭-可以缩放在一个广泛的温度范围从20至300 K到单一的曲线欠掺杂La-1111(x=0.05-0.075),对于最佳和过掺杂的La-1111(x=0.1-0.2)和欠掺杂的Sm-1111(x=0.06-0.1)化合物。采用能量标度Δ、电阻率ρ_Δ和剩余电阻率ρ_0作为标度参数,并应用最近提出的模型无关标度方法(H. G. Luo,Y. H. Su和T. Xiang,Phys.Rev.B77,014529(2008))。计算了标度参数,确定了Δ的组成变化。观测到的ρ(T)的标度行为被解释为一种共同机制的指示,该机制主导了欠掺杂La-1111、最佳和过掺杂La-1111以及欠掺杂Sm-1111化合物中载流子的散射。
Evolution of band structure from optimally doped to heavily overdoped Co-substituted NaFeAs
用角分辨光电子能谱研究了NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As从最佳掺杂超导化合物($x=0.028$)到重过掺杂非超导化合物($x=0.109$)的电子结构。与“122”型铁磷属元素化合物的情况类似,我们的数据表明,在NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As中的Co掺杂提供了额外的载流子,并相应地移动了费米能级。在$x=0.109$化合物中,围绕带中心$Γ$的空穴状带移动到更深的结合能,而出现电子口袋。在整个掺杂范围内,我们研究的整体能带重整化基本上保持不变,这表明局部磁/电子相关性不受载流子掺杂的影响。我们推测,流动载流子的巡游特性和局域相互作用之间的平衡可能对超导性起着重要的作用。
Enhancement of Superconducting Transition Temperature Due to Antiferromagnetic Spin Fluctuations in Iron-pnictides LaFe(As_{1-x}P_x)(O_{1-y}F_y) : 31P-NMR Studies
Local breaking of four-fold rotational symmetry by short-range magnetic order in heavily overdoped Ba(Fe$_{1-x}$Cu$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$
研究了Cu掺杂Ba(Fe $_{1-x}$ Cu $_x$)$_2$ As $_2$的输运、磁化率和弹性中子散射。在重Cu掺杂区,BaFe $_2$ As $_2$的长程条纹型反铁磁有序被抑制,Ba(Fe $_{1-x}$ Cu $_x$)$_2$ As $_2$(0.145 $\leq x \leq$ 0.553)样品的磁化率表现出类似自旋玻璃的行为,电输运表现出类似绝缘的温度依赖性.利用弹性中子散射,我们发现条纹型短程磁序的自旋玻璃区确定的磁化率测量。在Ba(Fe $_{1-x}$ Cu $_x$)$_2$ As $_2$中,短程磁有序在大的掺杂范围内的持久性可能来自于有利于磁有序的Fe和Cu的局部排列,其中Cu充当空位缓解磁挫挫和简并。这些结果表明,局部破缺的四重旋转对称性,表明条纹型磁性是普遍存在的铁磷属元素。
Superconducting Order Parameters in overdoped BaFe$_{1.86}$Ni$_{0.14}$As$_2$ Revealed by Multiple Andreev Reflection Spectroscopy of Planar Break-Junctions
利用多次Andreev反射(MAR)谱研究了过掺杂磷属元素化物超导体BaFe $_{1.86}$ Ni $_{0.14}$ As $_2$(临界温度为$T_c \approx 12$ K)中超导体-正常金属-超导体(SnS)的半弹道接触和非相干输运.我们用特征比$2Δ_L^{\rm out}(0)/k_BT_c \approx 6$和$2Δ_L^{\rm in}(0)/k_BT_c \approx 4$直接确定了各向异性的大带隙,用$2Δ_S(0)/k_BT_c \approx 2$直接确定了几乎各向同性的小带隙,并确定了超导序参量的温度依赖性。在大间隙位置$2Δ_L$之上,观察到精细dI(V)/dV结构在$T_c$处完全消失,并且可能是由与玻色子模式的共振耦合引起的。
Doping Dependence of the Second Magnetization Peak, Critical Current Density and Pinning Mechanism in BaFe$_{2-x}$Ni$_x$As$_2$ Pnictide Superconductors
用磁弛豫和等温磁测量方法研究了一系列高质量BaFe $_{2-x}$ Ni $_x$ As $_2$磷属元素化物超导体,研究了Ni掺杂122族超导体的第二磁化峰(SMP)和临界电流行为。磁弛豫速率的温度依赖性表明了钉扎交叉,而它的磁场依赖性暗示了涡旋晶格结构相变。利用Maley方法和集体蠕变理论,对轻微欠掺杂、轻微过掺杂和过掺杂样品的磁弛豫数据估算的激活能($U$)进行了详细分析。我们的研究结果证实,SMP在这些样品中是由于集体(弹性)塑性蠕变交叉已观察到的其他成员的122家庭。此外,我们还研究了掺杂对临界电流密度($J_c$)的依赖性和这些化合物的涡旋钉扎行为。观察到的$J_c$高于考虑技术潜力的阈值限值(10 $^5$ A/cm $^2$),对于略微欠掺杂的Ni含量样品,甚至大于1 MA/cm $^2$,x = 0.092。的钉扎特性进行了分析,由Dew-Hughes和Griessen $et$ $al$,这表明$δl$型钉扎的主导作用的模型。