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。
英文摘要:
We use inelastic neutron scattering to study the temperature dependence of the low-energy spin excitations in single crystals of superconducting FeTe$_{0.6}$Se$_{0.4}$ ($T_c=14$ K). In the low-temperature superconducting state, the imaginary part of the dynamic susceptibility at the electron and hole Fermi surfaces nesting wave vector $Q=(0.5,0.5)$, $χ^{\prime\prime}(Q,ω)$, has a small spin gap, a two-dimensional neutron spin resonance above the spin gap, and increases linearly with increasing $\hbarω$ for energies above the resonance. While the intensity of the resonance decreases like an order parameter with increasing temperature and disappears at temperature slightly above $T_c$, the energy of the mode is weakly temperature dependent and vanishes concurrently above $T_c$. This suggests that in spite of its similarities with the resonance in electron-doped superconducting BaFe$_{2-x}$(Co,Ni)$_x$As$_2$, the mode in FeTe$_{0.6}$Se$_{0.4}$ is not directly associated with the superconducting electronic gap.
Spectroscopic Evidence for Nontrivial Band Topology in Superconducting FeTe/MnTe Heterostructure
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心);School of Emerging Technology, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学前沿技术学院);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Department of Physics, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学物理系)
Bulk superconductivity in FeTe$_{1-x}$Se$_{x}$ via physicochemical pumping of excess iron
铁基超导体FeTe $_{1-x}$ Se $_{x}$由于其独特的拓扑表面态和体相高温超导性的结合而成为拓扑超导体的候选材料。然而,生长单晶的超导性能是高度可变的,并且由于在生长过程中掺入过量的间隙铁杂质而依赖于合成。在这里,我们报告了一种新的物理化学过程中泵这种间隙铁的FeTe $_{1-x}$硒$_{x}$矩阵和实现体超导性。该方法对制备高质量的大超导体积分数的FeTe $_{1-x}$ Se $_{x}$单晶具有重要的应用价值。
Unusual Relationship between Magnetism and Superconductivity in FeTe$_{0.5}$Se$_{0.5}$
本文用中子散射方法研究了理想超导成分FeTe $_{0.5}$ Se $_{0.5}$附近晶体中的磁激发。两种类型的激发被发现,在(0.5,0.5,0)和在这个位置的任何一侧的无公度波动的共振。我们发现,这两组磁激发行为不同的掺杂,与共振被固定在位置,而无公度激发移动作为掺杂的变化。这些不寻常的结果表明,一个共同的行为的低能磁激发是不必要的配对在这些材料。
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。
Superconductivity Induced in Iron Telluride Films by Low Temperature Oxygen Incorporation
我们报告的超导诱导膜的非超导,反铁磁母体材料FeTe的低温氧掺入在可逆的方式。X射线吸收表明,氧掺杂改变了名义Fe价态从2+在非超导状态,主要是3+在超导状态。因此,氧掺杂的FeTe中的超导性发生在与更常见的FeTe $_{1-x}$ Se $_x$完全不同的电荷和应变状态下。这项工作也提出了一个方便的路径进行掺杂实验原位与许多测量技术。
Raman phonons of $α$-FeTe and Fe$_{1.03}$Se$_{0.3}$Te$_{0.7}$ single crystals
在室温下测量了非超导的$α$-FeTe和新发现的无As超导体Fe $_{1.03}$ Se $_{0.3}$ Te $_{0.7}$的偏振喇曼散射光谱。通过对称性分析和第一性原理计算相结合,对声子模进行了归属。在母体化合物$α$-FeTe中,可以清楚地观察到Te原子的A $_{1g}$模和Fe原子的B $_{1g}$模,而在超导体Fe $_{1.03}$ Se $_{0.3}$ Te $_{0.7}$中,只能观察到软化的Fe B $_{1g}$模.在两种样品的光谱中没有发现电子-声子耦合的特征。相比之下,超导系统的光谱显示出低于300 $cm^{-1}$的轻微增强,这可能是电子起源的。
Direct visualization of sign reversal s^+- superconducting gaps in FeTe0.55Se0.45
在许多非常规超导体中,电子对是由排斥相互作用驱动的,这导致沿费米面(FS)或它们之间的超导带隙的符号反转。然而,测量这种符号变化并不容易和直接。众所周知,在具有符号反转带隙的超导体中,非磁性杂质可以破坏库珀对,导致超导态中的准粒子态密度。这些准粒子的驻波将相互干涉,导致携带相位信息的准粒子干涉(QPI)图案,该图案还反映了超导能隙结构。基于最近提出的缺陷束缚态QPI技术,我们探讨了该技术对典型铁基超导体FeTe $_{0.55}$ Se $_{0.45}$的适用性,该超导体的电子袋和空穴袋由波矢q_2=(0,π)连接,带隙值大致相等.研究发现,在负能量侧,当能量略低于能隙值时,相位参考量|g(q,-E)|\cos(θ_{q,+E}-θ_{q,-E})随散射矢量q_2的增大而变负,振幅大大增强,而对应于电子-电子袋间散射的振幅(即q_3=(π,π))保持为正。这与s^+-配对能隙的理论预期非常一致,因此可以作为符号反转能隙的直接可视化。费米面结构和s^+配对能隙的理论计算也支持这一实验观察。
Signatures of nodeless multiband superconductivity and particle-hole crossover in the vortex cores of FeTe$_{0.55}$Se$_{0.45}$
超导体FeTe $_{0.55}$ Se $_{0.45}$单晶的扫描隧道实验最近提供了涡旋内部离散能级的证据。虽然预测很久以前,这样的水平很少解决由于外在(温度,仪器)和内在(准粒子散射)的限制。我们研究了FeTe $_{0.55}$ Se $_{0.45}$的微观多带模型。我们确认存在分离良好的束缚态,并表明,由于随机占领的硫属元素网站的化学无序不会影响显着的涡核电子结构。我们进一步分析了涡旋束缚态的投影角动量本征态的局域态密度。一个相当复杂的模式的束缚态出现从多频带和混合的电子空穴性质的正常状态的载流子。在超导能隙内,涡旋态的性质由低能时的类空穴负角动量态转变为高能时的类电子正角动量态。我们表明,在安排的涡流最有可能解释的差异时,比较不同的涡流实验。
Reversible tuning of magnetic order and intrinsic superconductivity in strained FeTe films via stoichiometry control
Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Renmin University of China(中国人民大学);Shanxi Normal University(山西师范大学);Tsinghua University(清华大学)
Evidence for a cos(4φ) Modulation of the Superconducting Energy Gap of Optimally Doped FeTe_{0.6}Se_{0.4} Single Crystals Using Laser Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Thickness dependence of diode efficiency in superconducting Fe(Se,Te)/FeTe thin-film heterostructure devices
The University of Osaka(大阪大学);Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives, The University of Osaka(大阪大学开放跨学科研究倡议研究所);Tohoku University(东北大学)
Anisotropic interface-confined superconductivity in FeTe-based heterostructures
Ames National Laboratory(艾姆斯国家实验室);Department of Physics and Astronomy, Iowa State University(爱荷华州立大学物理与天文系);Department of Physics, The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学物理系)
Thermal evolution of antiferromagnetic correlations and tetrahedral bond angles in superconducting FeTe$_{1-x}$Se$_x$
最近已经证明,在铁硫属化物中通过中子散射测量的动态磁关联可以用短程关联的模型来描述,该短程关联的特征在于特定的{选择四自旋斑,其中适当的选择随着}母体材料被掺杂朝向超导性而改变。在这里,我们应用这样的模型来描述测量地图的磁散射作为二维波矢量的函数获得的最佳超导晶体FeTe $_{1-x}$ Se $_x$。我们发现,特征反铁磁波矢量的演变,发现在欠掺杂的硫族化物(在高温下)的双共线结构与条纹结构的反铁磁铁砷化物(在低温下); {这些都可以描述相同的本地元格,但不同的元格间的相关性}。虽然低能磁谱权重的大小在所有温度下都很大,但它实际上在低温下有所减弱,其中载流子变得更加巡回。所观察到的自旋相关性的变化与电子散射率的急剧下降和冷却时的体散射响应的增长相关。最后,我们还提出了粉末中子衍射结果的晶格参数在FeTe $_{1-x}$ Se $_x$表明四面体键角趋于增加对冷却的理想值,在协议的增加屏蔽的晶体场更多的巡回电子和相应较小的分裂的Fe $3d$轨道。
Electronic structure of Bi2Te3/FeTe heterostructure: implications for unconventional superconductivity
利用分子束外延技术在SrTiO_3衬底上制备了由拓扑绝缘体Bi_2 Te_3和铁硫属化物FeTe组成的异质结构,并对其进行了角分辨光电子能谱分析。这个系统最近被发现显示出超导性,尽管每个组成材料的非超导性质。当FeTe与Bi_2Te_3的两个五重层界面时,我们发现Bi_2Te_3的Dirac-cone表面态向更高的结合能移动,而来自FeTe的费米能级处的类孔带向更低的结合能移动。这表明,电子电荷转移发生从FeTe的Bi 2 Te 3通过界面。目前的结果指出空穴掺杂的FeTe界面的非常规超导电性的发生的重要性。
Tracing magnetism and pairing in FeTe-based systems
为了研究磁性和超导性之间的相互作用,我们监测非超导硫属化物FeTe,并使用自旋极化能带结构方法(LSDA with GGA)从共线和双共线磁性排列开始跟踪其在插入氧、掺杂Se和Fe空位下的转变。我们使用Fe8Te8的超晶胞作为我们的出发点,以便它可以捕获局部磁矩的变化。磁矩的计算值与现有的实验数据吻合得很好,而氧插入导致显着变化的双共线或共线磁矩。这些系统的总能量表明,共线导出的结构是更有利的一个之前,可能的超导转变。使用一个8位贝茨集群为基础的晶格和哈伯德模型,我们表明为什么这种结构有利于电子或空穴配对,并提供线索的铜酸盐,磷属元素化物和硫属元素化物的电荷和自旋配对的共同理解。
A possible superconducting gap signature with filling temperature around 40 K in hexagonal iron telluride islands
Peking University(北京大学);ShanghaiTech University(上海科技大学);Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area (Guangdong)(粤港澳大湾区量子科学中心(广东));Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Collaborative Innovation Center of Quantum Matter(量子物质协同创新中心);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
Coexistence of superconductivity and short-range double-stripe spin correlations in Te-vapor annealed FeTe$_{1-x}$Se$_{x}$ with $x\le0.2$
在Fe $_{1+y}$ Te $_{1-x}$ Se $_{x}$与$x\lesssim0.3$的生长体晶体中,过量的Fe($y>0$)是不可避免的,并且与超导性的抑制相关。与此同时,仍然存在一个问题,即反铁磁相关的字符与增强的阴离子高度以上的Fe平面在富Te样品是兼容的超导性。为了测试这一点,我们已经退火生长的晶体与$x=0.1$和0.2在Te蒸汽,有效地减少了多余的Fe和诱导体超导性。非弹性中子散射测量揭示了与双条纹型短程关联一致的低能磁激发;然而,冷却到超导状态导致自旋能隙和自旋共振,共振中的额外信号是短程的,具有混合的单条纹/双条纹特征,这与其他铁基超导体不同。这些超导样品的混合磁特性似乎不能用不均匀性来简单解释。
Two-dimensional superconductivity at the interface of a Bi2Te3/FeTe heterostructure
纳米尺度异质结界面的超导性为研究二维超导的奇异物理提供了独特的机会。在拓扑绝缘体和铁硫族化合物之间的界面处实现超导性对于探索涉及这两类新材料的几个最近的理论预测具有高度吸引力。在这里,我们报告运输测量的Bi 2 Te 3/FeTe异质结通过范德华外延,这表明超导性在界面处诱导的Bi 2 Te 3外延层的厚度甚至下降到一个五层。通过Berezinsky-Kosterlitz-Alzheimer无相变的存在以及在接近超导转变温度时面内和面外上临界场的发散比,证实了所观察到的超导性的二维性质,其最高转变温度约为12 K.由于Bi_2Te_3的界面超导性和Dirac表面态的结合,本工作所研究的异质结构为实现Majorana费米子提供了一个新的平台。
Temperature and time scaling of the peak-effect vortex configuration in FeTe$_{0.7}$Se$_{0.3}$
本文对FeTe $_{0.7}$ Se $_{0.3}$晶体在超导状态下的磁性进行了广泛的研究。我们表明,弱集体钉扎,起源于空间变化的电荷载流子的平均自由程($δl$钉扎),规则在这个超导体。我们的研究结果是兼容的纳米级相分离观察到的这种化合物,并表明,尽管化学不均匀性的临界温度的空间波动是不重要的钉扎。的磁化强度与时间的幂律依赖性,通常被解释为单涡蠕变制度的签名,观察到在磁场高达$8 ~ T$。对于沿晶体c轴施加的磁场,磁化曲线表现出明显的峰值效应,其位置随着温度的变化而变化,遵循与在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$中观察到的相同的依赖性。研究了峰位随时间和温度的变化关系。我们观察到,在一个给定的磁场峰值的发生确定了一个特定的涡旋配置,是独立的温度。这一结果表明,在所探索的温度范围内,温度对导致FeTe $_{0.7}$ Se $_{0.3}$中的峰值效应的涡旋-涡旋和涡旋-缺陷相互作用的影响可以忽略不计。