在高达$\sim$ 5 GPa的压力下,在85 - 7000 cm $^{-1}$的频率范围内对BaFe $_2$ As $_2$单晶进行了温度相关的反射率测量。用Drude-Lorentz模型分析了相应的压力和温度依赖的光学电导率,以提取相干和非相干贡献。在3.6GPa下,随着压力的增加,自旋密度波(SDW)态逐渐被抑制,并出现了与SDW相共存的超导相。在3.6 GPa时,反射率在$\sim$ 95 cm $^{-1}$以下达到1,表明超导能隙打开,在6 K时表现为全能隙趋势。
英文摘要:
Temperature-dependent reflectivity measurements in the frequency range 85 - 7000 cm$^{-1}$ were performed on BaFe$_2$As$_2$ single crystals under pressure up to $\sim$5 GPa. The corresponding pressure- and temperature-dependent optical conductivity was analyzed with the Drude-Lorentz model to extract the coherent and incoherent contributions. The gradual suppression of the spin-density wave (SDW) state with increasing pressure and the appearance of the superconducting phase coexisting with the SDW phase at 3.6~GPa were observed. At 3.6~GPa, the reflectivity reaches unity below $\sim$95~cm$^{-1}$ indicating the opening of the superconducting gap and shows a full gap tendency at 6 K.
Short-range cluster spin glass near optimal superconductivity in BaFe$_{2-x}$Ni$_{x}$As$_{2}$
当电子被掺杂到铁的反铁磁(AF)母体化合物中时,铁的磷属元素化物会出现高温超导性。除了诱导超导电性,电子掺杂也改变了静态公度AF秩序在未掺杂的母体化合物到短程非公度AF秩序附近的最佳超导电性。本文用中子散射证明BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$中的无公度AF序不是由嵌套费米面中的巡游电子引起的自旋密度波,而是与超导相基质中的团簇自旋玻璃相一致.因此,最佳的超导电性铁pnictides共存,并与介观分离的簇自旋玻璃相竞争,非常不同的均匀共存的AF和超导相在欠掺杂制度。
Effect of electron-doping on spin excitations of underdoped BaFe$_{1.96}$Ni$_{0.04}$As$_{2}$
我们用中子散射研究了BaFe $_{1.96}$ Ni $_{0.04}$ As $_{2}$中的磁序和自旋激发。在冷却过程中,该体系在$\sim$ 97 K附近首先从四方晶系转变为正交晶系,然后在$T_N=91$ K时发生反铁磁有序,在低于$\sim$ 15 K时出现弱超导性.虽然超导性似乎与静态反铁磁秩序共存的运输和中子衍射测量,非弹性中子散射实验表明,磁激发不响应超导性。相反,电子掺杂的效果是减少BaFe $_2$ As $_2$中的c轴交换耦合,并诱导准二维自旋激发。这些结果表明,通过电子掺杂实现从三维自旋波到二维自旋激发的转变,对于分离的结构/磁性相变和高温超导性具有重要意义。
Suppression of low-energy longitudinal spin-excitations in Co-underdoped BaFe2As2
利用极化非弹性中子散射实验研究了Co欠掺杂BaFe $_2$ As $_2$的正常相和超导相的磁激发,该样品具有反铁磁有序和超导电性共存的特点.在正常状态下,反铁磁有序导致在所有三个自旋方向上的加宽的自旋隙开口,这让人想起纯反铁磁BaFe $_2$ As $_2$中的磁响应。特别是纵向激励表现出一个大的差距。在超导态中,我们发现了两种不同的共振激发,它们在自旋空间中都是各向异性的,并且都不出现在纵向极化通道中。这种行为与之前在接近最佳或更高掺杂的样品上的极化中子结果形成对比。由反铁磁序引起的纵向涨落的能隙似乎比超导能隙的两倍大得多,足以抑制与超导态的任何相互作用。这种被抑制的低能纵向涨落权重可以解释低掺杂BaFe $_2$ As $_2$中超导转变温度的降低,并表明反铁磁性和超导性在局部共存。
Possible unconventional superconductivity in substituted BaFe$_{2}$As$_{2}$ revealed by magnetic pair-breaking studies
在BaFe $_{2}$ As $_{2}$衍生的超导体(SC)中可能存在变号能隙对称性是近几年来令人兴奋的研究课题。为了进一步研究这个问题,我们结合电子自旋共振(ESR)和压力相关的输运测量,研究磁对破坏BaFe $_{1.9}M_{0.1}$作为$_{2}$($M=$锰,钴,铜,镍)单晶的影响。ESR信号,局部磁矩的存在下,观察到只有$M=$铜和锰化合物,显示非常低的SC转变温度($T_{c}$)和没有SC,分别。从假设不存在瓶颈效应的ESR分析中,提取微观参数,以表明$T_{c}$的这种减少不能用保号间隙函数的Abrikosov-Gorkov破对表达式来解释。我们的研究结果揭示了一个非常规的自旋和压力相关的对破缺效应,并对这些材料的配对对称性施加强约束。
Unconventional superconductivity and antiferromagnetic quantum critical behavior in the isovalent-doped BaFe2(As1-xPx)2
用$^{31}$ P NMR研究了BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$的自旋动力学随P浓度的变化.我们的核磁共振研究表明,二维反铁磁(AF)的波动显着增强与静态磁化率的变化不大接近AF阶段从超导圆顶。此外,磁有序温度$θ$推导出的弛豫速率在最佳掺杂消失。这些结果为量子临界点(QCP)提供了明确的证据,表明与QCP相关的AF涨落在高- $T_c$超导性中发挥着核心作用。
Multi-gap superconductivity in a BaFe1.84Co0.16As2 film from optical measurements at terahertz frequencies
测量了高质量铁基超导体BaFe $_{1.84}$ Co $_{0.16}$ As $_2$外延薄膜的THz反射特性,T_($_c$)=22.5 K.通过脉冲激光沉积在具有外延SrTiO $_3$中间层的DyScO $_3$衬底上生长膜。测量的$R_S/R_N$谱,即超导和正常状态反射率之间的反射率比,提供了接近15 cm $^{-1}$的超导间隙$Δ_A$的明确证据。详细的数据分析表明,一个两带,两个间隙模型是绝对必要的,以获得一个很好的描述所测量的$R_S/R_N$频谱。低能$Δ_A$能隙结果被很好地确定($Δ_A$ =15.5 $\pm$ 0.5 cm $^{-1}$),而高能能隙$Δ_B$的值更不确定($Δ_B$ =55 $\pm$ 7 cm $^{-1}$).我们的研究结果提供了一个无节点的各向同性双间隙的情况下,与存在的两个光学间隙对应的2 $Δ/kT_c$值接近2和7的证据。
Tetragonal-orthorhombic phase coexistence under magnetic fields in BaFe$_2$As$_2$ and Sr(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_2$As$_2$: evidence of magnetically driven structural transition
在BaFe $_2$ As $_2$和Sr(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_2$ As $_2$单晶上进行同步加速器X射线衍射实验,作为温度和沿四重$[1 \bar{1} 0]$方向施加的磁场的函数,辅以电阻率和比热实验。对于BaFe $_2$ As $_2$晶体,自旋密度波反铁磁有序温度为$T_{AF}=132.5$ K,正交相的起始温度为$T_{o}=137$ K,磁场有利于与正交相竞争$T \gtrsim T_{AF}$的四畴的生长。对于具有更多分离跃迁($T_{AF} = 132$ K和$T_{o} = 152$ K)的Sr(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_2$ As $_2$晶体,晶体结构在接近$T_{AF}$的窄温度区间内也显示出显著的场依赖性。这些结果有利于磁驱动器的结构和122 Fe pnictides的相变。
Robust nodal superconductivity induced by isovalent doping in Ba(Fe$_{1-x}$Ru$_x$)$_2$As$_2$ and BaFe$_2$(As$_{1-x}$P$_x$)$_2$
研究了铁基超导体Ba(Fe $_{1-x}$ Ru $_x$)$_2$ As $_2$和BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$的超低温热输运性质.对于最佳掺杂的Ba(Fe $_{0.64}$ Ru $_{0.36}$)$_2$ As $_2$,观察到零场下的大的剩余线性项$κ_0/T$和$κ_0(H)/T$对$\sqrt{H}$的依赖性,这为超导能隙中存在节点提供了有力的证据.该结果表明,等价Ru掺杂也可以诱导节点超导性,如P在BaFe $_2$(As $_{0.67}$ P $_{0.33}$)$_2$中所做的那样。此外,在欠掺杂Ba(Fe $_{0.77}$ Ru $_{0.23}$)$_2$ As $_2$和重欠掺杂BaFe $_2$(As $_{0.82}$ P $_{0.18}$)$_2$中,$κ_0/T$表现出类似的节点行为,这表明节点超导性在欠掺杂区域的鲁棒性,并对理论模型施加约束。
Density functional study of BaNi$_2$As$_2$: Electronic structure, phonons and electron-phonon superconductivity
我们用第一性原理计算研究了BaNi $_2$ As $_2$的性质。能带结构具有与BaFe $_2$ As $_2$类似的形状,并且特别地示出了在六个重$d$电子带和四个较轻$d$带的流形之间的赝能隙,即在每个Ni六个$d$电子的电子计数下。然而,与BaFe $_2$ As $_2$不同的是,费米能出现在赝能隙的底部,Ni化合物中每个Ni的两个额外电子将费米能置于上部流形中。因此,BaNi $_2$ As $_2$具有与BaFe $_2$ As $_2$非常不同的大费米表面。的声子谱和电子-声子耦合的结果是一致的分类,这种材料作为一个传统的声子介导的超导体,虽然自旋波动和接近磁性可以预期的基础上的值$N(E_F)$。
Possible superconductivity above 25 K in single crystalline Co-doped BaFe$_{2}$As$_{2}$
通过测量Ba(Fe $_{0.9}$ Co $_{0.1}$)$_{2}$ As $_{2}$的磁化强度、电阻率、上临界场、霍尔系数和磁光图像,研究了其超导特性。磁化强度的测量揭示了鱼尾磁滞回线在高温和相对较高的临界电流密度在$J_{c}=10^{5}$ A/cm $^{2}$在低温。由电阻转变确定的上临界场是各向异性的,各向异性参数$\sim$为3.5。霍尔效应测量表明Ba(Fe $_{0.9}$ Co $_{0.1}$)$_{2}$ As $_{2}$是多带体系,电子迁移率占主导地位.磁光成像揭示了突出的豆状渗透的漩涡,虽然有轻微的不均匀性的样品。此外,我们发现了一个明显的超导电性高于25 K,这使我们推测,更高的转变温度可以通过微调Co掺杂水平实现。
Nature of magnetic excitations in superconducting BaFe$_{1.9}$Ni$_{0.1}$As$_{2}$
自从铁-磷属元素化物超导体中发现金属反铁磁(AF)基态接近超导性以来,一个中心问题是这些材料中的磁性是否来自弱相关电子,如纯铬中的自旋密度波,需要强电子相关,或者甚至可以用局域电子来描述,如铜氧化物的AF绝缘态。在这里,我们使用非弹性中子散射,以确定整个布里渊区的磁激发的绝对强度,在电子掺杂超导BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$($T_c=20$ K),这使我们能够获得的波动磁矩$<m^2>$的大小,和它的能量分布。我们发现超导BaFe $_{1.9}$ Ni $_{0.1}$ As $_{2}$和AF BaFe $_2$ As $_2$都具有涨落磁矩$<m^2>\approx3.2\ μ_B^2$/Fe(Ni),这与AF绝缘铜氧化物中的磁矩相似。这两类高温超导体的共同主题是磁激发具有部分局域化的特征,从而显示了强关联对高温超导性的重要性。
Abnormal T-linear susceptibility and Phase diagram of BaFe$_{2-x}$Co$_x$As$_2$ single crystals
本文系统地研究了BaFe $_{2-x}$ Co $_x$ As $_2$单晶的输运、磁化率和热容。在欠掺杂区,在电阻率和磁化率中观察到自旋密度波(SDW)转变。磁化率显示出不寻常的T-线性关系以上SDW转变高达700 K。随着Co的掺杂,SDW有序性逐渐被抑制,超导性呈现出圆顶状。电输运、比热和磁化率表明,BaFe $_{2-x}$ Co $_x$ As $_2$在x = 0.17附近存在SDW和超导电性,与(Ba,K)Fe $_2$ As $_2$类似.当x $>$ = 0.34时,超导电性完全消失。随着Co掺杂量的增加,观察到从非费米液态到费米液态的过渡。给出了从SDW到超导态演化的详细电子相图。
Sequential structural and antiferromagnetic transitions in BaFe$_2$Se$_3$ under pressure
在两条腿的梯形化合物BaFe $_2$ S $_3$中发现了超导电性,确立了123型铁硫族化合物作为铁基超导体家族中一个新的和有趣的亚群。然而,在这个123系列中,BaFe $_2$ Se $_3$是例外的成员,具有不同于所有其他的磁性顺序和晶体结构。最近,一个令人兴奋的实验报道了BaFe $_2$ Se $_3$在高压下出现超导性[J. - J. Ying等人,Rev. B 95,241109(R)(2017)]。在这篇文章中,我们报告了BaFe $_2$ Se $_3$的第一性原理研究。我们的分析揭示了BaFe $_2$ S $_3$和BaFe $_2$ Se $_3$之间的各种定性差异,包括在后者中,随着压力的增加,一个意想不到的转变链。首先,通过逐渐减小铁梯的倾斜角度,晶体结构在~6 GPa下从Pnma平滑地转变为Cmcm。第二,系统在10.4 GPa下变成金属。第三,其独特的环境压力Block反铁磁基态被~12 GPa下更常见的CX反铁磁序取代,与123-S阶梯的磁态相同。这种转变是在与实验超导转变非常相似的压力下发现的。最后,所有的磁矩在30 GPa时消失。这份完整的相演化理论图非常重要,因为在高压实验中捕获许多物理性质的技术挑战。计算结果表明BaFe $_2$ Se $_3$和BaFe $_2$ S $_3$的超导性具有不同的特征:在123-S中,当磁矩消失时,出现配…