We use angle-resolved photoemission to study the three dimensional (3D) electronic structure of Co pnictides ACo2As2 with A=Ba, Sr, Ca or a mixture of Sr and Ca. These compounds are isostructural to Fe based superconductors, but have one more electron in the Co $3d$ orbitals. Going from Ba to Ca, they become more and more 3D, eventually forming a 'collapsed' tetragonal phase, where the distance between CoAs layers is markedly reduced. The observed periodicity of the 3D electronic structure matches in each case that expected from the distance between the planes in the bulk. However, the electronic structure is better fitted by a calculation corresponding to a slab with 2 CoAs layers than to the bulk structure. We attribute this to subtle modifications of the 2D electronic structure induced by the truncation of the 3D dispersion at the surface in the ARPES measurement. We further study how this affects the electronic properties. We show that, despite this distortion, the electronic structure of CaCo2As2 is essentially that expected for a collapsed phase. Electronic correlations produce a renormalization of the electronic structure by a factor 1.4, which is not affected by the transition to the collapsed state. On the other hand, a small shift of the Fermi level reduces the density of states in the eg bands and suppresses the magnetic transition expected in CaCo2As2. Our study evidences that observing the bulk periodicity is not sufficient to ensure bulk sensitivity. It further gives direct information on the role of 3D interactions, mostly governed by Co-As hybridization, among eg and t2g orbitals. It is also useful to better understand the electronic structure of Fe superconductors and the range of validity of ARPES measurements.
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；CINECA National Supercomputing Center（CINECA国家超级计算中心）；LPEM, ESPCI Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Université（LPEM，巴黎高等物理化工学院，PSL研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学）
RKKY coupled local moment magnetism in NaFe$_{1-x}$Cu$_{x}$As
在一大类强关联电子系统中，包括重费米子化合物和铁磷属元素化物，一个中心问题是识别不同的相和它们的起源。研究表明，某些重费米子化合物中的反铁磁（AFM）相是由局域磁矩之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用引起的，这种相互作用与近藤效应的竞争是导致量子临界的原因.然而，在磷族化合物中RKKY相互作用的决定性实验证据是缺乏的。本文利用高分辨$^{23}$ Na NMR测量和数值模拟方法，对轻掺Cu的NaFe $_{1-x}$ Cu $_{x}$ As ~（$x \approx 0.01$）金属单晶进行了研究，得到了该磷属元素化物体系中RKKY相互作用的直接证据。借助于计算机模拟，我们确定了$^{23}$ Na NMR卫星共振与Fe位自旋极化的RKKY振荡。我们的$^{23}$ Na自旋-晶格和自旋-自旋弛豫数据显示在这个系统中的巡回和不均匀的AFM相的签名，伴随着Cu诱导的扰动的Fe网站上的有序矩的模拟。我们的核磁共振结果表明，在轻Cu掺杂的NaFe $_{1-x}$ Cu $_{x}$ As中，局域磁性和巡游磁性共存。
Electronic structure, spin excitations, and orbital ordering in a three-orbital model for iron pnictides
提出了一个包含d_{xz}，d_{yz}和d_{xy} Fe 3d轨道的三轨道巡游电子模型，用于理解铁磷属元素化物的（π，0）有序磁性和磁激发.结果表明，该模型在半填充产生一个缺口（π，0）磁状态具有高度的鲁棒性和稳定性，并同时再现几个实验观察到的功能，如电子结构，自旋激发，以及铁轨道之间的顺序d_{xz}和d_{yz}轨道。
用As核四极共振方法研究了RFeAsO $_{1-x}$ F $_x$（R=La，Sm）铁磷属元素化物中的电荷分布.而未掺杂和最佳掺杂或过掺杂的化合物具有单一的电荷环境，两个电荷环境中检测到的欠掺杂区域。自旋-晶格弛豫测量表明它们在纳米尺度上共存。与掺杂光谱的定量变化一起，它们指向铁层中的局部电子顺序，其中低掺杂和高掺杂样区域将共存。静态磁性和超导性的相互作用的影响进行了讨论。
Interplay between tetragonal magnetic order, stripe magnetism, and superconductivity in iron-based materials
受Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$ {[} A. e. Böhmer \textit{et al}，待发表{]}，我们分析了掺杂铁磷属元素化物中自旋密度波（SDW）有序的类型和超导转变温度$T_{c}$在与SDW磁性共存相中的不连续性。通过跟踪磁跃迁线$T_{N}(x)$走向最佳掺杂的巡回费米子模型，我们发现了一个序列的过渡从条纹正交（$C_{2}$）SDW秩序的四（$C_{4}$）秩序，然后回到$C_{2}$秩序。我们认为，超导$T_{c}$有两个不连续性-它跳到一个较小的值时，进入共存区的$C_{4}$磁相，然后跳到一个较大的值内的SDW状态时，它越过之间的边界$C_{4}$和$C_{2}$ SDW订单。与实验相图的完全协议提供了一个强有力的指示，巡回的方法是足够的弱/中度掺杂的铁磷属元素化物的物理描述。
Quasi-two-dimensional non-collinear magnetism in the Mott insulator Sr$_2$F$_2$Fe$_2$OS$_2$
通过中子粉末衍射、热力学和输运测量研究了Sr $_2$ F $_2$ Fe $_2$ OS $_2$的磁性。准二维磁序在低于$T_N$ = 106（2）K时发展，面内相关长度超过310 Å，面外相关长度仅为17（3）Å。数据与两k结构一致，其中$k_1$ =（1/2，0，1/2）和$k_2$ =（0，1/2，1/2），有序矩为3.3（1）$μ_B$沿k的面内分量取向。这种结构是由正交的AFM链相交的超交换介导的O网站。密度泛函理论（DFT）也指出了这种结构和一个更窄的Fe 3d带比铁磷属元素化物，从电子相关产生一个莫特绝缘体。
Sr$_2$VO$_3$FeAs: A Nanolayered Bimetallic Iron Pnictide Superconductor
在铁磷属元素化物超导体中，对于磁有序机制和非常规的序参量特征，统一的概念之一是近似嵌套的电子和空穴费米面。利用密度泛函方法对SrFe $_2$ P $_2$中的费米面进行了正确的预测，我们发现最近报道的超导SrPDMATHABMM VO $_3$ FeAs（$T_c$ =37 K，磁性和超导电性之间没有明显的竞争）具有与以前的铁磷属元素化物不同的费米面几何形状和性质.中间层（V双层）产生穿过费米能级的能带。耦合到FeAs层是小的，除了沿区域边界的相互作用，但是，耦合退化的费米面嵌套。Sr $_2$ VO $_3$ FeAs，其开放的壳层原子的交替层，值得进一步仔细研究，这将有助于理解铁磷属化合物的性质的起源。
Critical Quadrupole Fluctuations and Collective Modes in Iron Pnictide Superconductors
铁pnictides的多频带性质引起了丰富的温度掺杂相图的竞争订单和过多的集体现象。在低掺杂下，四方晶系到正交晶系的结构转变紧随其后的是自旋密度波转变，两者都非常接近超导相。一个关键的问题是高$T_c$超导性的本质及其与轨道有序和磁性的关系。本文利用偏振分辨拉曼光谱研究了NaFe $_{1-x}$ Co $_{x}$ As超导体。拉曼极化率显示在整个相图中的非对称电荷波动的临界增强，这是在温度$θ(\mbox{x})$下$d$波Pomeranchuk不稳定性的前体。的电荷波动解释在四极轨道间的激发，其中的电子和空穴费米面呼吸的相位。在$T_c$以下，临界涨落获得相干性，并经历一种变形，成为一种相干的、具有非凡强度的inap模式。
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。
Nodeless superconductivity in the presence of spin-density wave in pnictide superconductors: The case of BaFe$_{2-x}$Ni$_{x}$As$_{2}$
铁基超导体的特点表现在其电子、磁性和库珀对的配对对称性上，但后者仍有待探索。通常在这些材料中，超导性与磁序共存并竞争，从而产生非常规的配对机制。本文报道了BaFe $_{2-x}$ Ni $_{x}$ As $_{2}$单晶体在超导状态下的体磁化强度和低温比热的测量结果。{电子}比热在超导转变温度处显示出明显的异常，并且{在超导状态的低温下}显示出小的剩余部分。当$x$ = 0.092、0.096和0.10时，正常态索末菲系数随Ni掺杂而增加，这说明磁性和超导性之间存在竞争。我们的超导态比热和伦敦穿透深度的温度依赖性的分析提供了强有力的证据，一个两带$s$波序参数。此外，从低临界场计算的伦敦穿透深度的数据遵循指数温度依赖性，完全带隙超导体的特征。这些观察清楚地表明，在接近最佳掺杂的化合物中的超导能隙是无节点的。
Nematic quantum critical point without magnetism in FeSe1-xSx superconductors
反铁磁涨落的重要性在大多数非常规超导体中得到了广泛的承认。此外，铜酸盐和铁磷属元素化物经常表现出单向（单向）电子相关性，包括条纹和轨道顺序，其波动也可能对电子配对起关键作用。然而，这些相互关联与反铁磁或电荷序交织在一起，使我们无法确定相互关联波动的重要作用。这就要求新材料只有向列性，而没有竞争或共存的秩序。在这里，我们报告了FeSe $_{1-x}$ S $_{x}$超导体的系统弹性电阻测量，与其他铁基系列不同，该超导体表现出电子向列序，但不伴随反铁磁序。我们发现，随着硫含量$x$的增加，相变温度降低，而相变温度的波动强烈增强。在$x\approx0.17$附近，磁化率向绝对零度发散，揭示了一个量子临界点。这突出了FeSe $_{1-x}$ S $_{x}$作为适合于研究向列性对超导电性的影响的独特的掺杂体系。
Nematic Fluctuations in Iron-Oxychalcogenide Mott Insulators
向列波动发生在从液晶到生物分子到固体的广泛的物理系统中，例如外来磁体、铜酸盐和铁基高$T_c$超导体。向列涨落被认为与铁基超导体中库珀对的形成密切相关。目前还不清楚这种向列性中固有的各向异性是否来自电子自旋或轨道自由度。研究了结构上与铁磷属元素化物超导体相似的铁基莫特绝缘体La $_{2}$ O $_{2}$ Fe $_{2}$ O $M$ $_{2}$ $M$ =（S，Se）。它们的电子相图也接近铁磷属元素化物。核磁共振（NMR）揭示了一个关键的慢下来的自旋晶格弛豫速率（$1/T_1$）观察到的涨落。这是通过使用穆斯堡尔谱在类似的温度范围内观察电场梯度的变化来补充的。应用于原子核结构的中子对分布函数技术揭示了在很宽的温度范围内存在局部的$C_2$波动，而中子衍射表明，全球$C_{4}$对称性被保留。理论建模的几何挫折自旋$1$海森堡模型与双二次和单离子各向异性条款提供了解释的磁涨落的隐藏的四极自旋波动。向列性与几何阻挫磁性密切相关，后者来自轨道选择性。结果突出的轨道秩序和自旋波动的出现在铁基氧硫族化合物的向列性。在这些莫特绝缘体内的磁通波动的检测扩展了显示短程磁通断裂的铁基材料的组。
Local breaking of four-fold rotational symmetry by short-range magnetic order in heavily overdoped Ba(Fe$_{1-x}$Cu$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$
研究了Cu掺杂Ba（Fe $_{1-x}$ Cu $_x$）$_2$ As $_2$的输运、磁化率和弹性中子散射。在重Cu掺杂区，BaFe $_2$ As $_2$的长程条纹型反铁磁有序被抑制，Ba（Fe $_{1-x}$ Cu $_x$）$_2$ As $_2$（0.145 $\leq x \leq$ 0.553）样品的磁化率表现出类似自旋玻璃的行为，电输运表现出类似绝缘的温度依赖性.利用弹性中子散射，我们发现条纹型短程磁序的自旋玻璃区确定的磁化率测量。在Ba（Fe $_{1-x}$ Cu $_x$）$_2$ As $_2$中，短程磁有序在大的掺杂范围内的持久性可能来自于有利于磁有序的Fe和Cu的局部排列，其中Cu充当空位缓解磁挫挫和简并。这些结果表明，局部破缺的四重旋转对称性，表明条纹型磁性是普遍存在的铁磷属元素。
