We present a systematical study on the roles of electron correlation and spin-orbit coupling in the isovalent Pd-doped superconductor SrPt$_3$P. By using solid state reaction method, we fabricated the strong spin-orbit coupling superconductors Sr(Pt$_{1-x}$Pd$_x$)$_3$P with strong electron correlated Pd dopant of the $4d$ orbital. As increasing the isovalent Pd concentrations without introducing any extra electron/hole carriers, the superconducting transition temperature $T_c$ decreases monotonously, which suggests the existence of competition between spin-orbit coupling and electron correlation in the superconducting state. In addition, the electronic band structure calculations demonstrate that the strength of electron susceptibility is suppressed gradually by the Pd dopant suggesting the incompatible relation between spin-orbit coupling and electron correlation, which is also consistent with experimental measurements. Our results provide significant insights in the natures of the interplay between the spin-orbit coupling and the electron correlation in superconductivity, and may pave a way for understanding the mechanism of superconductivity in this 5d-metal-based compound.
Theoretical study on the correlation between the spin fluctuation and $T_c$ in the isovalent-doped 1111 iron-based superconductors
基于最近对1111铁基超导体LaFeAs $_{1-{x}}$ P $_{x}$ O $_{1-{y}}$ F $_{y}$的实验和理论研究,我们在五轨道模型下研究了自旋涨落与超导转变温度之间的相关性,这种相关性随着Fe-As-Fe键角的变化而呈现出双圆顶的特征.在具有较高$T_c$的第一个圆顶周围,低能自旋涨落和$T_c$不是紧密相关的,因为有限能量自旋涨落也有助于超导性。另一方面,源自$d_{xz/yz}$轨道的低能自旋涨落的强度与具有较低$T_c$的第二圆顶中的$T_c$相关。这些计算结果与最近的核磁共振研究结果一致,从而有力地表明,在铁基超导体中的配对主要是由多轨道自旋涨落。
Phase diagram of the isovalent phosphorous-substituted 122-type iron pnictides
最近的实验表明,等价掺杂体系给出了与异价掺杂情况相似的相图。例如,在磷(P)掺杂的情况下,BaFe $_{2}$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_{2}$化合物中的磁序首先被抑制,然后超导圆顶出现到扩展的掺杂区域,但最终在大的$x$处消失。利用BaFe $_{2}$ As $_{2}$和BaFe $_{2}$ P $_{2}$的最小双轨道模型,结合自洽晶格Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,计算了P含量对相图$x$的影响。我们表明,我们的数值计算结果可以定性地与实验测量。
Local transformation of the Electronic Structure and Generation of Free Carriers in Cuprates and Ferropnictides under Heterovalent and Isovalent Doping
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。
Single crystal growth and optical conductivity of SrPt$_2$As$_2$ superconductors
采用自熔法合成了具有CaBe $_2$ Ge $_2$型结构的SrPt $_2$ As $_2$单晶。通过X射线衍射、透射电子显微镜、电阻率、比热和光谱等测试手段研究了SrPt $_2$ As $_2$的性质。SrPt $_2$ As $_2$单晶在5.2K下表现出超导转变,在室温(约455K)以上经历结构相变。6%铱掺杂使超导和结构相变温度均降低。纯SrPt $_2$ As $_2$和掺杂的单晶都显示出具有相当高的等离子体频率的高金属性。特别是,光谱测量揭示了两个类似间隙的抑制特征。我们详细阐述了高能尺度下的一个可以归因于关联效应,而低能尺度下的另一个则与结构相变有关,导致了一小部分费米面的去除。
Charge doping-induced quasiparticle scattering in iron-pnictide superconductors as probed by vortex pinning
铁磷属元素化物超导体的电荷掺杂导致磁通涡旋的集体钉扎,而等价掺杂则不会。此外,磁通钉扎在电荷掺杂的化合物是一贯的平均自由程波动所引入的掺杂剂原子,允许提取的弹性准粒子散射率。等价掺杂的BaFe $_{2}$(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_{2}$中不存在掺杂剂原子的散射与该材料中低温渗透深度的线性温度依赖性的观察结果一致。
Positive and negative chemical pressure effects investigated in electron-doped FeSe films with an electric-double-layer structure
通过在LaAlO $_3$衬底上制备FeSe单晶薄膜,研究了电子掺杂FeSe中的化学压力效应。我们的方法使电子掺杂的FeSe的运输测量。通过施加5V的栅极电压进行电子掺杂增加了具有$0 \leq x \leq 0.4$和$0 \leq y \leq 0.25$的FeSe $_{1-x}$ Te $_x$和FeSe $_{1-y}$ S $_y$膜的$T_{\mathrm c}$,而e掺杂的$x=0.5$膜显示出比未掺杂的膜更低的$T_{\mathrm c}$。正压力和化学压力均抑制e掺杂FeSe的$T_{\mathrm c}$。所得到的超导相图在掺杂的样品是相当不同的,在未掺杂的样品。这可能表明未掺杂和e掺杂系统之间的超导机制是不同的。或者,这可能是解释的情况下,在电子掺杂的样品中的电子顺序。
Ambipolar suppression of superconductivity by ionic gating in optimally-doped BaFe2(As,P)2 ultrathin films
铁基化合物Ba-122家族的超导电性(SC)可以通过异价或等价取代、施加的外部压力和应变来控制,有时在同一样品中研究这些因素的综合影响。大多数情况下,结果限于SC圆顶向不同掺杂值的移位。在少数情况下,最佳掺杂下的最大SC跃迁也可以增强。在这项工作中,我们研究了电荷掺杂与等价P取代和应变的组合,通过对BaFe $_2$(As $_{0.8}$ P $_{0.2}$)$_2$薄膜进行离子门控实验。我们发现,离子门的极化诱导调制的正常状态的输运性质,可以主要归因于表面电荷掺杂。我们表明,离子门控只能移动系统远离最佳条件,因为SC转变温度被电子和空穴掺杂抑制。我们还观察到一个扩大的电阻转变,这表明SC序参量调制非均匀的膜厚度,与早期的报道电荷掺杂的标准BCS超导体和铜酸盐。
Dissimilarities between the electronic structure of chemically doped and chemically pressurized iron pnictides from an angle-resolved photoemission spectroscopy study
23Na and 75As NMR Studies on NaFeAs0.8P0.2 Single Crystals
本文报道了我们对等价磷掺杂的NaFeAs $_{0.8}$ P $_{0.2}$($T_c=$ 33 K)单晶的$^{23}$ Na和$^{75}$ As NMR研究。我们的数据表明,费米面上的电子态密度的显着增强,和一个大的剩余电子态密度低于$T_c$。然而,反铁磁自旋涨落的证据显示的自旋晶格弛豫速率。从$^{23}$ Na NMR谱线宽度揭示的穿透深度符合铁磷属元素化物中普遍的Uemura关系。这些观察结果表明,相关效应仍然是重要的磷掺杂样品的超导性,虽然费米面可能显着改变掺杂。
Elastoresistivity of heavily hole doped 122 iron pnictides superconductors
重空穴掺杂的铁磷属元素化物超导体的向列性仍有争议。在RbFe $_2$ As $_2$及其姊妹化合物中,发现了相当大的磁涨落,甚至是远离磁不稳定性的磁级。本文报道了一系列等价掺杂和电子掺杂的KFe $_2$ As $_2$晶体的系统弹性电阻研究。我们发现所有晶体沿[110]方向冷却时的弹性电阻是发散的。弹性电阻率的振幅发散,如果K被替换为更大的离子,或者如果该系统被推向一个Lifshitz过渡。然而,我们得出结论,他们都不一定表明一个独立的临界点。相反,增加的向列性可以与另一种电子临界性相关联。特别是,我们提出了一种机制,如何弹性电阻率增强在Lifshitz过渡。
Spin anisotropy due to spin-orbit coupling in optimally hole-doped Ba$_{0.67}$K$_{0.33}$Fe$_{2}$As$_{2}$
利用极化非弹性中子散射研究了最佳空穴掺杂铁磷属元素化物Ba $_{0.67}$ K $_{0.33}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$($T_{\rm c}=38$ K)的自旋空间各向异性随温度和能量的变化关系.在超导状态下,虽然磁谱的高能量部分几乎是各向同性的,但低能量部分显示出明显的各向异性,表现为$c$轴极化共振。我们还观察到,在超导Ba $_{0.67}$ K $_{0.33}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$扩展到更高的能量相比,电子掺杂的BaFe $_{2-x}TM_{x}$ As $_{2}$($TM=$ Co,Ni)和等价掺杂的BaFe $_{2}$ As $_{1.4}$ P $_{0.6}$,表明$T_{\rm c}$和自旋各向异性的能量尺度之间的连接。在正常状态下,低能量的自旋各向异性的最佳空穴和电子掺杂的铁pnictides开始在类似的温度下,在该温度下的弹性电阻偏离居里-外斯行为,指出这两种现象之间可能的连接。我们的研究结果突出了自旋轨道耦合的铁pnictides的超导性的相关性。
Superconductivity in LaFeAs$_{1-x}$P$_{x}$O: effect of chemical pressures and bond covalency
我们报道了在LaFeAsO中通过等价掺杂磷实现超导电性。X射线衍射表明,随着P部分取代As,Fe $_2$ As $_2$层被压缩,而La $_2$ O $_2$层沿c轴被拉伸。电阻和磁化强度的测量结果表明,出现体超导电性在$\sim$ 10 K的最佳掺杂的LaFeAs $_{1-x}$ P $_{x}$ O($x=0.25\sim0.3$)。零温下的上临界场估计为27 T,远高于LaFePO超导体。超导电性的发生进行了讨论的化学压力和键共价。
Identification of prototypical Brinkman-Rice Mott physics in a class of iron chalcogenides superconductors
122 $^{*}$系列的铁-硫属化物超导体,例如K $_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_{2}$,仅具有电子费米袋。它们独特的电子结构挑战了建立在铁磷属元素化物超导体上的图像,其中电子和空穴费米口袋共存。然而,部分由于这类化合物的内在相分离,它们的行为的许多方面仍然难以捉摸。特别是122 $^{*}$系列铁硫族化合物的化学置换演化至今仍缺乏一个微观统一的解释。使用角分辨光电子能谱,我们研究了122个$^{*}$铁硫族化物的主要部分,包括同位素“掺杂”的KPDMATHABMN Fe $_{2-y}$ Se $_{2-z}$ S $_z$、Rb $_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_{2-z}$ Te $_z$和(Tl,K)$_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_{2-z}$ S $_z$。我们发现这些材料中低能Fe \textit{3d}带的带宽依赖于掺杂;更重要的是,随着带宽的减小,基态从金属到超导体,最终到绝缘体的演变,而金属相中的费米面不受等价掺杂剂的影响。此外,在这里发现的相关驱动绝缘体与小带填充可能是一种新的绝缘相。我们的研究表明,几乎所有已知的122个$^{*}$系列铁硫族化合物都可以通过一个统一的相图{ \it}来理解,这意味着适度的关联强度有利于超导电性。