Thermal conductivity study of KFe$_2$As$_2$ single crystal: clear evidence for unconventional superconducting gap with nodes
J. K. Dong, S. Y. Zhou, T. Y. Guan, H. Zhang, Y. F. Dai, X. Qiu, X. F. Wang, Y. He, X. H. Chen, S. Y. Li
备注:
This paper is replaced by arXiv:0910.2806, which includes a detailed study of the quantum criticality in KFe2As2. The paper arXiv:0910.2806 supersedes this paper
研究了过掺杂KFe $_2$ As $_2$($T_c$ = 3.0 K)单晶的面内电阻率$ρ$和热导率$κ$。研究发现,$ρ\sim T^{1.5}$在低温下,具有典型的非费米液体行为,电子受到反铁磁自旋涨落的散射。在零场中,我们观察到一个大的剩余线性项$κ_0/T$,约为正常状态值的三分之一。在低磁场中,$κ_0/T(H)$增加非常快。$κ_0/T$的这种行为模拟了d波铜氧化物超导体,从而为KFe $_2$ As $_2$的超导能隙中的节点提供了明确的证据。基于KFe $_2$ As $_2$的费米面拓扑结构,我们认为主要的带内配对通过反铁磁自旋涨落导致了非常规的具有节点的超导能隙.
英文摘要:
The in-plane resistivity $ρ$ and thermal conductivity $κ$ of extremely overdoped KFe$_2$As$_2$ ($T_c$ = 3.0 K) single crystal were studied. It is found that $ρ\sim T^{1.5}$ at low temperature, a typical non-Fermi liquid behavior of electrons scattered by antiferromagnetic spin fluctuations. In zero field, we observed a large residual linear term $κ_0/T$, about one third of the normal-state value. In low magnetic fields, $κ_0/T(H)$ increases very fast. Such a behavior of $κ_0/T$ mimics the d-wave cuprate superconductors, therefore provides clear evidence for nodes in the superconducting gap of KFe$_2$As$_2$. Based on the Fermi surface topology of KFe$_2$As$_2$, it is believed that the dominant intraband pairing via antiferromagnetic spin fluctuations results in the unconventional superconducting gap with nodes.
Spin fluctuations and unconventional pairing in KFe$_2$As$_2$
研究了重空穴掺杂终端材料KFe $_2$ As $_2$中自旋涨落与超导电性的关系。通过对由第一性原理计算得到的三维十轨道模型的布里渊区进行近似展开,构造了一个五轨道模型。应用无规相位近似,我们得到了自旋极化率,并求解了线性化的Eliashberg方程。实验观察到的不相称的自旋波动被理解为起源于带间相互作用,其中能带结构的多轨道性质导致在整个铁基超导体家族中的不对称性的电子-空穴。对于超导性,s波和d波配对被发现是在密切的竞争,其中在前者的间隙函数的符号变化是由无公度的自旋涨落驱动。对实验上观察到的KFe $_2$ As $_2$超导能隙中的节点提出了几种可能的解释。
Evidence for superconducting gap nodes in the zone-centered hole bands of KFe2As2 from magnetic penetration-depth measurements
在铁基磷属元素化物超导体中,KFe $_2$ As $_2$的特殊之处在于它的费米面不是由准嵌套的电子和空穴口袋组成。在这里,我们报告测量的温度依赖的伦敦渗透深度非常干净的晶体,这种化合物与剩余电阻率比$>1200$。我们发现,在低温下的超流密度表现出很强的线性温度依赖性,这意味着有线节点的能隙的大区域中心的孔片。结果表明,KFe $_2$ As $_2$是一种非常规的强电子关联超导体.
Spin glass in semiconducting KFe$_{1.05}$Ag$_{0.88}$Te$_{2}$ single crystals
本文报道了具有半导体自旋玻璃基态的KFe $_{1.05}$ Ag $_{0.88}$ Te $_{2}$单晶的发现。组成和结构分析表明,接近化学计量的I4/mmm空间群,但允许存在空位,在长程半导体反铁磁体KFe $_{0.85}$ Ag $_{1.15}$ Te $_{2}$中不存在。Fe/Ag亚晶格中化学计量的细微变化改变了磁性基态,但没有改变导电性,从而进一步深入了解半导体间隙机制。
Anomalous impurity effects in the iron-based superconductor KFe$_2$As$_2$
用KAs助熔剂法生长了高质量的K(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$单晶。而不是通过电子掺杂增加超导转变温度$T_{\rm c}$,我们发现,Co杂质迅速抑制$T_{\rm c}$下降到零,只有$x \approx$ 0.04。杂质对$T_{\rm c}$的这种有效抑制与在具有多个无结超导带隙的Ba $_{0.5}$ K $_{0.5}$ Fe $_2$ As $_2$中观察到的情况完全不同。零场热导率测量表明,尽管散射率急剧增加,但$3.4\%$ Co掺杂后,剩余线性项$κ_0/T$的变化很小。这些异常杂质效应的影响进行了讨论。
Are there nodes in LaFePO, BaFe$_2$(AsP)$_2$, and KFe$_2$As$_2$ ?
我们重新研究了三种最可疑的铁磷族化合物LaFePO、BaFe $_2$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$和KFe $_2$ As $_2$中可能存在超导能隙节点的实验证据。我们表明,虽然这三种化合物的渗透深度$T$ -线性温度依赖性表明非常干净的节隙超导体,热导率数据$\lim_{T,H \rightarrow 0} κ_S (H,T)/T$明确表明,LaFePO和BaFe $_2$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$是非常脏的,而KFe $_2$ As $_2$可以是干净的。这种明显矛盾的实验数据使人们对LaFePO和BaFe $_2$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$上结隙的可能性产生了严重怀疑。
Unconventional superconductivity in the layered iron germanide YFe$_2$Ge$_2$
自从2006年在LaFePO中发现超导性以来,已经在不同的结构家族中鉴定出许多铁基超导体,所有这些都将铁与V族(磷属元素)或VI族(硫属元素)元素结合。非常规的超导性在这些层状铁系统和铜酸盐之外的过渡金属化合物中是极其罕见的,并且它几乎普遍与高度各向异性的电子性质和接近2D的费米表面几何形状相关联。铁基金属间化合物YFe $_2$ Ge $_2$具有3D费米面和强烈增强的低温热容,这表明强的电子相关性。我们目前的数据从新一代的高品质样品的YFe $_2$锗$_2$,这表明超导转变异常低于1.8 K的热力学以及运输测量,建立超导性是内在的,在这个层状铁化合物以外的已知的超导铁磷属元素化物或硫属元素化物家庭。YFe $_2$ Ge $_2$的费米面几何形状类似于KFe $_2$ As $_2$在高压下坍缩的四方相的费米面几何形状,其中最近报道了在高达10 K的温度下的超导性,这表明两个系统之间的潜在联系。
Heat transport in RbFe2As2 single crystal: evidence for nodal superconducting gap
测量了铁基超导体RbFe $_2$ As $_2$单晶($T_c \approx$ 2.1 K)的面内热导率,其值可低至100 mK。在零场条件下,观测到一个显著的剩余线性项$κ_0/T$ = 0.65 mW K $^{-2}$ cm $^{-1}$,为结超导能隙提供了明确的证据。$κ_0/T$的场依赖性类似于其姊妹化合物CsFe $_2$ As $_2$的场依赖性,具有相当的剩余电阻率$ρ_0$,并且位于脏的和干净的KFe $_2$ As $_2$之间。这些结果表明,(K,Rb,Cs)Fe $_2$ As $_2$系列超导体具有共同的节隙结构。
The Kerr rotation in the unconventional superconductor Sr$_2$RuO$_4$
Sr $_2$ RuO $_4$超导相的克尔旋转测量结果的解释是一个有争议的话题。已经提出了内在和外在的机制,它已被认为是内在的响应消失的对称性。我们专注于内在的贡献,并澄清文献中的几个相互矛盾的结果。在对称性考虑和详细计算的基础上,我们证明了本征克尔信号在一般的多带系统中是不被禁戒的,但在近红外区具有丰富的结构。我们区分不同的光学跃迁所确定的超导能隙(远红外)和轨道间耦合的正常状态(近红外)。我们认为,低频跃迁不有助于霍尔电导率,而只有轨道间跃迁在近红外区作出贡献。最后,我们讨论了困难的光学霍尔电导率的计算连接到克尔角的实验测量。我们将比较可能导致相互矛盾的结果的不同近似值。
Unconventional superconductivity emerging along with the strange-metal behavior in UAs2 under pressure
National Laboratory of Solid State Microstructures and Department of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University(南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理系,先进微结构协同创新中心);College of Advanced Interdisciplinary Studies & Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology(国防科技大学高级跨学科研究院与南湖激光实验室)
Electron Dynamics in Nd$_{1.85}$Ce$_{.15}$CuO$_{4+δ}$: Evidence for the Pseudogap State and Unconventional c-axis Response
红外反射率的测量与光偏振沿a-和c-轴的超导和反铁磁相的电子掺杂的Nd $_{1.85}$ Ce $_{.15}$ CuO $_{4+δ}$。结果进行了比较,在空穴掺杂铜酸盐的电磁响应的特性。在CuO $_2$平面内,依赖于频率的散射速率1/ $τ(ω)$被压低到$\sim$ 650 cm $^{-1}$以下;这种行为是赝能隙态的标志。虽然在几个空穴掺杂的化合物的赝能隙和超导态的能量标度是相当接近的,我们能够表明,在Nd $_{1.85}$ Ce $_{.15}$ CuO $_{4+δ}$的两个规模相差超过一个数量级。面内电荷响应的另一个特征是在50-110 cm $^{-1}$处的电导率实部中的峰值$σ_1(ω)$,这与其中$σ_1(ω)$以$ω=0$为中心的Drude样响应形成鲜明对比。后者的效果是类似于在无序的空穴掺杂的铜氧化物中发现的,并在载流子本地化的上下文中进行了讨论。对c轴电导率的研究证明了层间超流体在一个非常宽的频率范围内聚集。Nd $_{1.85}$ Ce $_{.15}$ CuO $_{4+δ}$中的赝能隙态以及电荷动力学的其他特征的令人信服的证据表明,铜氧化物相图在电子和空穴掺杂方面具有全局相似性。
Transport in Ultraclean YBa$_2$Cu$_3$O$_7$: neither Unitary nor Born Impurity Scattering
测量了超净YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$在磁场高达13 T的低温下的热导率。电子热导率的温度和场依赖性表明,应用于非常规超导体的输运理论的两个广泛假设对于干净的铜氧化物是失败的:杂质散射不能在通常的幺正极限中处理(实际上也不能在玻恩极限中处理),并且准粒子离开涡旋的散射不能被忽略。我们的研究还揭示了长期存在的难题突然发病的“高原”的热导率的Bi-2212与字段。