We report an unusual persistence of superconductivity against high magnetic fields in the iron chalcogenide film FeTe:O$_{x}$ below ~ 2.5 K. Instead of saturating like a mean-field behavior with a single order parameter, the measured low-temperature upper critical field increases progressively, suggesting a large supply of superconducting states accessible via magnetic field or low-energy thermal fluctuations. We demonstrate that superconducting states of finite momenta can be realized within the conventional theory, despite its questionable applicability. Our findings reveal a fundamental characteristic of superconductivity and electronic structure in the strongly-correlated iron-based superconductors.
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。
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。
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)
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。
Fractional power-law behavior and its origin in iron-chalcogenide and ruthenate superconductors: Insights from first-principles calculations
我们进行现实的第一性原理计算的铁硫族化合物和铁基材料,以确定在这些系统中的洪德耦合诱导的相关性的实验签名。我们发现FeTe和KPDMATHABMM Fe $_{2-y}$ Se $_2$在它们的准粒子自能和光学电导率中显示出不寻常的轨道依赖分数幂律行为,这一现象首先在SrRuO $_3$中发现。这些材料的顺磁状态中的强不相干性导致电子状态隐藏在角度分辨光电子能谱中,其在低温下重新出现。我们确定了有效的低能量哈密顿描述这些系统,并表明这些异常是不控制的接近量子临界点,但从共存的快速量子力学轨道波动和慢自旋波动的结果。
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。
Interface-Induced Superconductivity in Magnetic Topological Insulator-Iron Chalcogenide Heterostructures
The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学);Rutgers University(罗格斯大学);University of Washington(华盛顿大学);Chinese Academy of Sciences(中国科学院);Materials Research Institute, The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学材料研究所);National High Magnetic Field Laboratory(国家高磁场实验室);Paul Scherrer Institute(保罗谢尔研究所);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院)
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)
On the Remarkable Superconductivity of FeSe and its Close Cousins
十多年来,铁基超导体中涌现的电子现象一直处于凝聚态物理的前沿。在这类迷人的材料中,关于有序相的起源和相互交织的作用,包括向列性、磁性和超导性,人们已经了解了很多。近年来,焦点一直集中在FeSe及其近亲的独特和极不寻常的性质上。这一系列的材料已经吸引了相当大的关注,由于发现了意想不到的超导能隙结构,宽范围的超导临界温度,和证据的非平凡带拓扑结构,包括相关的自旋螺旋表面状态和涡旋诱导的马约拉纳束缚态。本文综述了铁硫系超导体的超导电性,包括体相FeSe,掺杂体相FeSe,FeTe $_{1-x}$ Se $_x$,插层FeSe材料,单层FeSe和FeTe $_{1-x}$ Se $_x$/SrTiO $_3$。我们专注于超导性能,包括相关的实验研究的调查,并讨论了不同的理论提出的配对方案。在本文的最后一部分,我们回顾了最近越来越多的证据,在FeSe相关材料的非平凡拓扑效应,再次关注有趣的超导性的影响。
Coexistence of Superconductivity and Antiferromagnetism in Topological Magnet MnBi2Te4 Films
The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学);Paul Scherrer Institute(保罗谢尔研究所);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);National High Magnetic Field Laboratory(国家高磁场实验室)