铁硫系超导体FeSe是铁基超导体中结构最简单的一种。与其他铁磷属元素不同,FeSe没有表现出伴随四方到正交结构畸变的长程磁序,这提出了关于磁性及其相关的自旋涨落在介导向列性和超导性中的作用的基本问题。FeSe对外压的极端敏感性表明,由较小的离子S取代Se引起的化学压力也可以是一个很好的调谐参数,以进一步研究超导性和向列性之间的耦合,并获得费米面变化和超导态对称性的信息。在这里,我们使用热容量和热膨胀测量研究了3种成分($x=0$、0.08和0.15)的Fe(Se $_{1-x}$ S $_{x}$)的热力学性质。随着S含量的增加,我们观察到四方晶系到正交晶系的转变温度T $_{s}$的显着降低。然而,T $_{s}$的这种抑制与T $_c$以下的正交畸变$δ$的增强相反,这清楚地表明超导性有利于超导态。同时,超导转变温度T $_{c}$大大提高,而索末菲系数$γ_{n}$的增加是相当温和的。在T $\to$ 0极限,一个异常大的剩余态密度被发现$x>0$指示显着的替代诱导的障碍。我们讨论这些意见的背景下,$s+d$超导态对称性。
英文摘要:
Superconducting iron chalcogenide FeSe has the simplest crystal structure among all the Fe-based superconductors. Unlike other iron pnictides, FeSe exhibits no long range magnetic order accompanying the tetragonal-to-orthorhombic structural distortion, which raises the fundamental question about the role of magnetism and its associated spin fluctuations in mediating both nematicity and superconductivity. The extreme sensitivity of FeSe to external pressure suggests that chemical pressure, induced by substitution of Se by the smaller ion S, could also a be good tuning parameter to further study the coupling between superconductivity and nematicity and to obtain information on both the Fermi-surface changes and the symmetry of the superconducting state. Here we study the thermodynamic properties of Fe(Se$_{1-x}$S$_{x}$) for 3 compositions, $x=0$, 0.08 and 0.15, using heat-capacity and thermal-expansion measurements. With increasing S content we observe a significant reduction of the tetragonal-to-orthorhombic transition temperature T$_{s}$. However, this suppression of T$_{s}$ is counterintuitively accompanied by an enhancement of the orthorhombic distortion $δ$ below T$_c$, which clearly indicates that superconductivity favors the nematic state. In parallel, the superconducting transition temperature T$_{c}$ is sizeably enhanced, whereas the increase of the Sommerfeld coefficient $γ_{n}$ is quite moderate. In the T$\to$ 0 limit, an unusually large residual density of states is found for $x>0$ indicative of significant substitution-induced disorder. We discuss these observations in the context of $s+d$ superconducting-state symmetry.
Nematicity and superconductivity: Competition versus cooperation
铁基超导体中的电子超导行为已经被识别和研究了一段时间,特别是在众所周知的BaFe $_2$ As $_2$系统中,其中众所周知的是与超导性竞争。另一方面,最近的研究表明,在超导转变附近,FeSe的向列性对超导性的影响可以忽略不计,而当系统中掺杂S时,两个阶数之间的实际协同作用可以忽略不计。最近也有人提出,LiFeAs在超导状态本身也经历了一个超导转变。一般来说,我们认为当超导与超有序共存时,超导是各向异性的,但不清楚这两种有序在什么情况下竞争或合作,也不清楚超导态的各向异性如何与超有序态的各向异性相关。为了解决这个问题,我们研究了一个简单的平均场模型的$d$波Pomeranchuk不稳定性与混合$s,d$配对相互作用,并确定当向列性增强或抑制超导性。结果表明,竞争或合作的显着依赖于费米面的扭曲,由于相对于超导能隙函数的各向异性向列性。此外,我们讨论了FeSe和LiFeAs的结果的影响。
Strain-driven nematicity of the odd-parity superconductivity in Sr$_x$Bi$_2$Se$_3$
我们提出了一个新的实验证据,在掺杂的拓扑绝缘体Sr $_x$ Bi $_2$ Se $_3$的高质量单晶奇宇称超导性。X射线衍射分析表明,生长的单晶体在基面内沿晶轴之一有弱的拉伸或单轴压缩。我们表明,在超导状态下,上临界磁场$H_{c2}$具有双重旋转对称性,并取决于应变的符号:在拉伸的样品中,最大的$H_{c2}$时,实现面内磁场是横向于应变轴,而在压缩的样品中观察到这个最大值时,该字段是沿应变方向。这一结果自然解释的奇宇称超导耦合到应变的框架内。正常状态下的磁电阻与电流方向无关,并且具有双重旋转对称性,这证明了正常状态下电子系统的向列性。
Nematicity in the pseudogap state of cuprate superconductors revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy
赝能隙的性质及其与超导电性的关系是铜氧化物超导体的核心问题之一。最近,一种可能的情况已经提出,赝能隙状态是一个独特的阶段,其特征在于自发的旋转对称性破缺称为“向列性”的基础上的运输和磁化率测量,其中的对称性破缺被观察到低于赝能隙温度$T^*$。在这里,我们报告了一个温度依赖的ARPES研究的向列性在轻微过掺杂的Bi ${}_{1.7}$ Pb ${}_{0.5}$ Sr ${}_{1.9}$ CaCu ${}_2$ O ${}_{8+δ}$沿Cu-O键方向施加的单轴应变触发。虽然向列性增强的赝隙状态,在以前的研究中,它被抑制在超导状态。这些结果表明赝能隙态具有自发旋转对称破缺的特征,向列性可能与超导性竞争。这些新的实验发现可能为赝能隙的性质及其与超导电性的关系提供线索。
Interrelationships between nematicity, antiferromagnetic spin fluctuations and superconductivity: Role of hotspots in FeSe$_{1-x}$S$_{x}$ revealed by high pressure $^{77}$Se NMR study
Hydrostatic and uniaxial pressure tuning of iron-based superconductors: Insights into superconductivity, magnetism, nematicity and collapsed tetragonal transitions
铁基超导体以其有趣的相图而闻名,该相图显示了电子,磁性和结构自由度的复杂相互作用。在观察到的相变中有超导、磁性和几种类型的结构转变,包括四边形到正交晶系和四边形-四边形转变。特别地,广泛观察到的四方晶到斜方晶的转变被认为是与晶格耦合的电子有序的结果,因此被称为四方晶转变。因此,向列性是这些材料的一个突出特征,这表明了电子和晶格性质耦合的重要性。相应地,这些系统特别容易通过压力(流体静力学、单轴或某种组合)进行调谐。我们审查的努力,以探测压力调谐铁基超导体的相图,强烈关注我们自己最近的见解,这类材料的几个成员在静水压力下的相图。这些研究FeSe,Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$,Ca(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$和CaK(Fe $_{1-x}$ Ni $_x$)$_4$ As $_4$,在很大程度上,由于在不同压力环境下使用的测量方法的进步而成为可能。我们指出了这些工具的潜在影响更广泛的类强关联电子系统的研究。
Two distinct superconducting pairing states divided by the nematic end point in FeSe$_{1-x}$S$_{x}$
非常规超导性经常与其他电子序竞争或共存。在铁基超导体中,超导电性与电子态中晶格旋转对称性自发破缺的超导态之间的关系已经讨论过,但不清楚。使用光谱成像扫描隧道显微镜,我们调查如何的能带结构和超导能隙的FeSe $_{1-x}$ S $_x$的演变,作为硫取代抑制向列性,最终在$x=0.17$的最后一个端点(NEP)减少。各向异性的准粒子干涉图案,这代表的能带结构,逐渐成为各向同性的增加$x$没有检测到异常的带参数在NEP。相比之下,超导能隙在超导相几乎是完整的,一旦$x$超过NEP,它就会突然收缩。我们的观察意味着,存在或不存在的向列性的结果在两个不同的配对状态,而配对相互作用是不敏感的向列性的强度。这为理解配对机制提供了线索。
Quasi-particle evidence for the nematic state above $T_{\rm{c}}$ in Sr$_x$Bi$_2$Se$_3$
在电子自旋态,电子系统的对称性低于同一系统的晶体结构。在各种非常规超导体中已经观察到了电子双态,例如铜酸盐和铁基超导体、重费米子超导体和拓扑超导体。向列性与超导电性的关系是凝聚态物理中尚未解决的一个重要问题。通过角分辨比热测量,我们报道了拓扑超导体Sr $_x$ Bi $_2$ Se $_3$中向列性的体准粒子证据。比热表现出明显的2重对称性,尽管6重对称晶格。最重要的是,在超导转变温度以上的正常状态下出现了2重对称性。这是解释的角度依赖塞曼效应,由于各向异性的态密度在α相。这些结果突出了向列性和非常规超导性之间的相互关系。
Time-reversal and rotation symmetry breaking superconductivity in Dirac materials
考虑奇宇称通道中Dirac材料中的混合对称超导相,当吸引相互作用在有限范围内时,赝标序参量和矢量序参量由于它们的临界温度相似而可以共存.我们发现,这些序参量无序的磁性掺杂剂的耦合有利于凝聚的新的时间反演对称性破缺(TRSB)相,其特征在于由凝聚磁化,旋转对称性破缺,并同时订购的掺杂剂时刻。我们发现一个丰富的混合TRSB相的相图,其特征在于奇特的散装准粒子,与Weyl节点和节线,和独特的表面状态。这些发现是一致的,与最近的实验Nb $_x$ Bi $_2$ Se $_3$报告的证据点节点,向列性,和TRSB超导诱导Nb磁矩。
Band-structure effects on superconductivity in Hubbard models
研究了排斥哈伯德模型在弱耦合(可解)极限下的能带结构对对称性和超导转变温度的影响。在其他结果中,我们发现:1)作为向列性增加的函数,从节点d波态强烈优先的正方形晶格(零向列性)极限开始,有一个平滑的演化到准一维极限,在准一维费米表面上的偶然节点的p波型和d波型配对态之间发现了惊人的近简并--这种情况可能与Bechgaard盐有关。2)在一个双层系统中,我们发现一个相变作为一个功能的双层耦合从d-波的$s_{\pm}$波状态联想到铁基超导体。3)当负节能隙由电荷密度波序产生时,不仅配对尺度减小,而且对的对称性也从$d_{x^2-y^2} to $ d_{xy} $转变;在铜氧化物的情况下,这表明如果赝能隙完全是由竞争序引起的,这可能会导致超导序的对称性发生相应的变化(这在实验中是看不到的)。
Electronic Nematicity Revealed by Torque Magnetometry in Iron Arsenide EuFe$_2$(As$_{1-x}$P$_x$)$_2$
电子向列相是一种电子取向的有序性,它打破了铁磷属元素化物超导体的旋转对称性。然而,这一阶段的掺杂依赖性的普遍性和它的关系,其他的破缺订单(如超导)在不同的家庭的铁pnictides,仍然是悬而未决的问题。本文用转矩磁法研究了EuFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$在不引入外压的情况下的转动对称破缺。发现在最佳掺杂下,超导相在结构转变上方增殖并持续进入超导状态,之后它变得不存在或非常弱,与BaFe $_2$(As $_{1-x}$ P $_x$)$_2$中观察到的行为形成鲜明对比。这些测量结果表明,在超导圆顶下,接近最佳掺杂的假定量子跃迁。