Magnetic States of the Two-Leg Ladder Alkali Metal Iron Selenides $A$Fe$_2$Se$_3$
Qinlong Luo, Andrew Nicholson, Julián Rincón, Shuhua Liang, José Riera, Gonzalo Alvarez, Limin Wang, Wei Ku, German D. Samolyuk, Adriana Moreo, Elbio Dagotto
最近的中子散射实验解决的两个腿梯形硒化物化合物BaFe $_2$ Se $_3$的磁状态已经揭示了一个占主导地位的自旋安排，涉及铁磁有序的2 $\times$ 2铁超块，这是反铁磁耦合在它们之间（“块AFM”状态）。使用电子五轨道哈伯德模型，第一性原理技术来计算铁之间的电子跳跃幅度，和真实空间的Hartree-Fock近似来处理多体效应，在这里，它表明，外来块AFM状态确实是稳定的，在现实的电子密度接近$n \sim 6.0$。另一种状态（“CX”状态）沿着梯子的横档平行旋转，沿着梯子的腿反平行旋转，能量接近。该状态在相图的其他部分中变得稳定，例如在空穴掺杂的情况下，如也通过施加到KFe $_2$ Se $_3$的中子散射实验发现的。此外，本研究揭示了其他竞争的磁相，可以通过实验稳定变化的$n$化学或电子带宽的压力。使用双轨道模型获得了类似的结果，在这里通过Lanczos和DMRG技术进行研究。与现实的硒化物跳跃幅度BaFe $_2$硒$_3$对那些发现使用pnictides跳跃幅度的结果的比较揭示了几个定性的相似性，特别是在中间和大哈伯德耦合。
英文摘要：
Recent neutron scattering experiments addressing the magnetic state of the two-leg ladder selenide compound BaFe$_2$Se$_3$ have unveiled a dominant spin arrangement involving ferromagnetically ordered 2$\times$2 iron-superblocks, that are antiferromagnetically coupled among them (the "block-AFM" state). Using the electronic five-orbital Hubbard model, first principles techniques to calculate the electronic hopping amplitudes between irons, and the real-space Hartree-Fock approximation to handle the many-body effects, here it is shown that the exotic block-AFM state is indeed stable at realistic electronic densities close to $n \sim 6.0$. Another state (the "CX" state) with parallel spins along the rungs and antiparallel along the legs of the ladders is close in energy. This state becomes stable in other portions of the phase diagrams, such as with hole doping, as also found experimentally via neutron scattering applied to KFe$_2$Se$_3$. In addition, the present study unveils other competing magnetic phases that could be experimentally stabilized varying either $n$ chemically or the electronic bandwidth by pressure. Similar results were obtained using two-orbital models, studied here via Lanczos and DMRG techniques. A comparison of the results obtained with the realistic selenides hoppings amplitudes for BaFe$_2$Se$_3$ against those found using the hopping amplitudes for pnictides reveals several qualitative similarities, particularly at intermediate and large Hubbard couplings.
Structure and composition of the superconducting phase in alkali iron selenide K$_y$Fe$_{1.6+x}$Se$_2$
本文用中子衍射方法研究了绝缘超导钾铁硒化物KPDMATHABMM Fe $_{1.6+x}$ Se $_2$的平均结构和局域晶格畸变的温度演化。在高温顺磁状态下，两种材料都具有单相，其晶体结构类似于铁磷属元素化物的BaFe $_2$ As $_2$家族。而绝缘K $_y$ Fe $_{1.6+x}$ Se $_2$在低温下形成$\sqrt{5}\times\sqrt{5}$铁空位有序块反铁磁（AF）结构，超导化合物自发相分离为具有$\sqrt{5}\times\sqrt{5}$铁空位有序绝缘部分和化学组成为KPDMATHABMP的超导相MQ Fe $_{2}$ Se $_2$和BaFe $_2$为$_2$结构。因此，碱性铁硒化物的超导电性来自于绝缘块AF相的基质中的缺碱K $_z$ Fe $_{2}$ Se $_2$。
The Unexpected Properties of Alkali Metal Iron Selenide Superconductors
铁基超导体含有作为晶体结构中的基本构建块的FeAs层，在过去已经使用基于当存在弱Hubbard $U$相互作用时空穴和电子袋的费米表面嵌套的想法来合理化。考虑到母体化合物中的磁矩值很小，以及基于所需电子和空穴袋的光电发射实验的明确证据，这种方法似乎是合适的。然而，最近的结果在碱金属铁硒化物的背景下，具有通用化学组成$A_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$（$A$ =碱元素），已经彻底挑战了这些先前的想法，因为在特定的组成$y$的低温基态是绝缘的，并显示具有大的铁磁矩的反铁磁性磁序。此外，角分辨光电发射研究已经揭示了在这些材料中的费米能级处没有空穴袋。这一令人兴奋的研究领域的现状，有可能改变概念上我们的铁基超导体的理解，在这里进行审查，包括实验和理论研究。本文还简要地介绍了近年来有关的其他进展，如硒化物双梯结构的研究和单层FeSe超导性的发现。文中讨论了为碱金属硒化铁建立的概念问题，以及仍需进一步工作的几个问题。
Magnetic phase separation and superfluid density measurements in alkali metal-organic solvent intercalated iron selenide superconductor Lix(C5H5N)yFe2-zSe2
Conformity of spin fluctuations in alkali-metal iron selenide superconductors inferred from the observation of a magnetic resonant mode in K(x)Fe(2-y)Se(2)
Matrix-pairing states in the alkaline Fe-selenide superconductors: exotic Josephson junctions
多带碱性铁硒化物和最近的重费米子CeCu $_{2}$ Si $_{2}$确实具有非常规性质，它们显示出完全带隙但变号的超导性（SC）。一个双轨道的配对状态，称为$sτ_{3}$，与非平凡的矩阵结构，被提出作为一个候选人能够调和这些SC的看似矛盾的属性。出于非平凡的轨道结构的建议$sτ_{3}$状态，它具有轨道选择性配对结构，我们研究原型约瑟夫森结，其中至少有一个引线是在SC状态的这种。在两个简并轨道（带）的极限和一个简单的连接杂交形式的这些路口的分析揭示了几个显着的性能。一个是出现了无带隙的，纯粹的电子和空穴的束缚态的$sτ_{3}-N-sτ_{3}$结与任意的全球之间的相位差的铅，同样的$sτ_{3}-N-I$结。另一个是静态约瑟夫森电流的情况下，当两个引线是SC的。在这两个特征中，$sτ_{3}$结与传统的约瑟夫森结有很大的不同。我们还发现，无隙束缚态的轨道交换对称性的保护，虽然保护不是拓扑。打破这种对称性的结，如$sτ_{3}-N-s$，具有带隙的Andreev束缚态。一般来说，一旦两个轨道的简并被解除，约瑟夫森效应也会重新出现。我们支持这些结论，通过分析和数值计算结果的束缚态，以及微观计算的约瑟夫森电流。我们的研究结果表明，涉及$sτ_{3}$配对在碱性铁硒化物的结一般会有一个小的间隙，以及极大地抑制约瑟夫森电流的束缚态。
Evidence of superconductivity-induced phonon spectra renormalization in alkali-doped iron selenides
在10 ~ 300 K温度范围内，测量了超导K $_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$和非超导K $_{0.8}$ Fe $_{1.8}$ Co $_{0.2}$ Se $_2$单晶的偏振喇曼散射光谱。在150 ~ 325 cm $^{-1}$范围内，两种化合物均观察到两个来自$I4/mmm$相的拉曼活性模和七个来自$I4/m$相的拉曼活性模，表明K $_{0.8}$ Fe $_{1.8}$ Co $_{0.2}$ Se $_2$单晶也具有两相性质.从晶格热膨胀和声子-声子相互作用的角度分析了拉曼模能量的温度依赖性。拉曼模线宽的温度依赖性主要是由温度引起的非谐波效应。结果表明，拉曼模能量随温度的变化主要是由晶格的热膨胀驱动的。在K-$_x$-Fe $_{2-y}$-Se-$_2$中观察到了$_{1g}$模能量在$T_C$附近的突变，而在非超导的K-$_{0.8}$-Fe $_{1.8}$-Co $_{0.2}$-Se-$_2$中没有这种突变.声子能量硬化在低温下的超导样品是超导诱导的电子状态的重新分布低于临界温度的结果。
Spin Waves and magnetic exchange interactions in insulating Rb$_{0.89}$Fe$_{1.58}$Se$_2$
碱性铁硒化物$A$ Fe $_{1.6+x}$ Se $_2$（$A=$ K，Rb，Cs）超导体的发现在凝聚态物理学界引起了相当大的兴奋，因为这些材料中的超导性可能与符号反转的s波电子配对机制有不同的起源，这是所有其他铁基超导体的主要候选者。虽然$A$ Fe $_{1.6+x}$ Se $_2$与金属反铁磁（AF）铁磷属元素化物（如（Ba，Ca，Sr）Fe $_2$ As $_2$）是同构的，但它们是$x=0$附近的绝缘体，并形成与铁磷属元素化物完全不同的$\sqrt{5}\times\sqrt{5}$阻断AF结构（图1a）。如果磁性是所有铁基材料的超导性的原因，那么确定它们共同的磁性特征就很重要。在这里，我们使用中子散射映射出AF绝缘Rb $_{0.89}$ Fe $_{1.58}$ Se $_2$中的自旋波。我们发现，虽然Rb $_{0.89}$ Fe $_{1.58}$ Se $_2$的N $\rm \acute{e}$ el温度（$T_N=475$ K）远高于铁磷属元素化物（$T_N\leq 220$ K），这两类材料的自旋波具有相似的区域边界能。比较Rb $_{0.89}$ Fe $_{1.58}$ Se $_2$、（Ba，Ca，Sr）Fe $_2$ As $_2$和铁硫属化物Fe $_{1.05}$ Te中使用局部矩海森堡哈密顿量拟合的有效交换耦合，揭示它们的次近邻（N…
