用第一性原理电子结构计算方法研究了BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）表面的磁性.我们发现，对于As终止表面的磁性基态的顶层FeAs是在交错的二聚体反铁磁（AFM）秩序，而Ba终止表面的共线（单条纹）AFM秩序是最稳定的。当Ba或K原子覆盖到As表面时，计算得到的BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的原子力显微镜能级差减小，表明自旋涨落增强.为了确定新的交错的二聚体AFM秩序的终止，我们模拟了扫描隧道显微镜（STM）图像为这个状态，它显示了不同的$\sqrt{2}\times\sqrt{2}$图案的情况下，半钡覆盖。我们的研究结果表明：（1）表面掺杂可以有效地调节BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的磁性;（2）表面终止和顶层FeAs中的原子力显微镜有序度都可以影响BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）的STM图像。
英文摘要：
The magnetic properties of BaFe$_{2}$As$_{2}$(001) surface have been studied by using first-principles electronic structure calculations. We find that for As-terminated surface the magnetic ground state of the top-layer FeAs is in the staggered dimer antiferromagnetic (AFM) order, while for Ba-terminated surface the collinear (single stripe) AFM order is the most stable. When a certain coverage of Ba or K atoms are deposited onto the As-terminated surface, the calculated energy differences among different AFM orders for the top-layer FeAs on BaFe$_{2}$As$_{2}$(001) can be much reduced, indicating enhanced spin fluctuations. To identify the novel staggered dimer AFM order for the As termination, we have simulated the scanning tunneling microscopy (STM) image for this state, which shows a different $\sqrt{2}\times\sqrt{2}$ pattern from the case of half Ba coverage. Our results suggest: i) the magnetic properties of the top-layer FeAs on BaFe$_{2}$As$_{2}$(001) can be tuned effectively by surface doping; ii) both the surface termination and the AFM order in the top-layer FeAs can affect the STM image of BaFe$_{2}$As$_{2}$(001).
Robust block magnetism in the spin ladder compound BaFe$_2$Se$_3$ under hydrostatic pressure
大多数铁基超导体（FeSC）具有二维正方形晶格结构。最近的报道中的压力诱导超导自旋梯系统，BaFe $_2$ X $_3$（X =S，Se），介绍了准一维原型和绝缘母体化合物的FeSC。在这里，我们报告的X射线，中子衍射和μ子自旋弛豫实验BaFe $_2$ Se $_3$在静水压力下，调查其磁和结构特性的压力-温度相图。在3.7（3）GPa的压力下发现了结构相变。在6.8（3）GPa和120 K下的中子衍射测量表明，即使在这些高压下，块体磁性仍然存在。磁转变温度$T\rm_N$的稳定增加和随后的快速下降以及压力$P_s$以上的力矩的大大减小表明在该梯形系统中接近超导相的潜在的富相和竞争相。
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…
Probing the reconstructed Fermi surface of antiferromagnetic BaFe$_2$As$_2$ in one domain
利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了铁基超导体的原型母体化合物BaFe $_2$ As $_2$的电子结构。我们的高分辨率测量的机械应变的应用程序解孪晶的样品揭示了一个高度各向异性的三维费米表面在低温磁相。通过比较所观察到的色散与从头计算，我们认为，总体上它是磁性，而不是轨道排序，这是占主导地位的效果，重建整个Fe 3d带宽的电子结构。最后，我们直接从一个域内测量带色散，而不施加应变的样品，通过使用亚微米聚焦束斑的纳米ARPES仪器。
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。
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。
Accurate projected augmented wave datasets for BaFe$_2$As$_2$
通过仔细选择参数和包括更多的半核心轨道作为价电子，我们已经构建了一个高质量的投影增广波（PAW）数据集，产生的结果与现有的全势能线性增广平面波计算。然后将该数据集应用于BaFe $_2$ As $_2$，以研究不同结构优化水平以及交换相关泛函的不同选择的影响。结果表明，LDA交换相关泛函在完全优化条件下不能找到正确的SDW-AFM基态，而PBE交换相关泛函虽然能得到正确的基态，但明显高估了磁性. SDW-AFM态的电子结构对PBE交换相关泛函的结构优化不是很敏感，因为As原子的位置在优化下被保留。我们进一步用轻推弹性带（NEB）方法研究了Ba原子在BaFe $_2$ As $_2$表面的扩散过程. Ba原子稳定在表面As原子形成的正方形中心以上，扩散势垒为1.2eV。
Magnetism and Disorder Effects on muSR Measurements of the Magnetic Penetration Depth in Iron-Based Superconductors
结果表明，利用横场μ子自旋旋转（TF-muSR）方法精确推导过掺杂BaFe_{1.82} Co_{0.18} As 2单晶的磁穿透深度的尝试，由于磁场有序性和强的涡旋晶格无序性而受阻.我们解释了如何从磁场分布的一个或两个这些因素几乎完美的涡旋晶格的实质性偏差也是显着的其他铁基超导体，这引入了相当大的不确定性TF-muSR获得的磁穿透深度的值。
Spin reorientation in Na-doped BaFe$_2$As$_2$ studied by neutron diffraction
用非极化和极化中子衍射方法研究了Na掺杂BaFe $_2$ As $_2$的磁有序性。与以前研究的磁性有序的FeAs基化合物不同，Ba $_{1-x}$ Na $_x$ Fe $_2$ As $_2$表现出两个连续的磁性转变：当x=0.35时，冷却后磁序发生在$\sim$ 70\ K，面内磁矩被安排为纯或Ni，Co和K掺杂的BaFe $_2$ As $_2$样品。在$\sim$ 46 K的温度下发生第二相变，单晶中子衍射实验可以明确地将其识别为自旋重取向。在低温下，Ba $_{0.65}$ Na $_{0.35}$ Fe $_2$ As $_2$的有序磁矩指向$c$方向.在这些材料中的磁关联不能被认为是伊辛类，自旋轨道耦合必须包括在一个定量理论。
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。
Nematic magnetoelastic effect contrasted between Ba(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_2$As$_2$ and FeSe
为了阐明铁基超导体中有序的起源，我们报道了晶格动力学的拉曼散射研究，它量化了$C_4$对称性破缺的程度，在BaFe $_2$ As $_2$和FeSe。FeSe具有与BaFe $_2$ As $_2$相似的有序化温度$T_\mathrm{s}$和低于$T_\mathrm{s}$的轨道相关带能分裂，但与BaFe $_2$ As $_2$不同，它没有长程磁序。我们发现FeSe中的$E_g$声子能量分裂仅远低于$T_\mathrm{s}$，其饱和值远小于BaFe $_2$ As $_2$.连同Ba（Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$）$_2$ As $_2$系列的报告结果，数据表明磁性对晶格施加主要影响。
Dirac nodal pockets in the antiferromagnetic parent phase of FeAs superconductors
我们发现，以前测得的小费米表面口袋内的反铁磁相SrFe 2 As 2和BaFe 2 As 2是一致的狄拉克色散调制层间跳跃，从而产生一个狄拉克点在k-空间和一个尖点的磁场角度依赖的磁量子振荡频率。这些发现支持了这些材料中节自旋密度波的存在，这可能在保护金属态免受局域化效应方面发挥重要作用。SrFe_2As_2和BaFe_2As_2中狄拉克费米子的速度比石墨烯中慢14-20倍，这表明磷属元素化物为探索强相互作用狄拉克费米子的效应提供了实验室。
Strongly three-dimensional electronic structure and Fermi Surfaces of SrFe$_{2}$(As$_{0.65}$P$_{0.35}$)$_{2}$: Comparison with BaFe$_{2}$(As$_{1-x}$P$_{x}$)$_{2}$
等价取代铁磷属元素化物超导体SrFe $_{2}$（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$（$x$ =0.35）的最佳临界温度比类似系统BaFe $_{2}$（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$稍高，其母体化合物SrFe $_{2}$ As $_{2}$的Néel温度比BaFe $_{2}$ As $_{2}$高得多。利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了最佳掺杂SrFe $_{2}$（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$的能带结构和费米面。与BaFe $_{2}$（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$的情况一样，在（0，0）附近观察到三个类孔费米面（FS），在（$π$，$π$）附近观察到两个类电子费米面。用不同光子能量的测量表明，其中一个空穴FS比BaFe（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$中相应的一个沿着$k_{z}$方向更强烈地翘曲，而电子FS几乎是圆柱形的，不像BaFe（As $_{1-x}$ P $_{x}$）$_{2}$中的波纹状FS。ARPES数据与第一性原理能带结构计算结果的比较表明，不仅不同轨道性质的能带之间，而且相同轨道性质的空穴和电子FS之间的准粒子质量重整化因子也不同。通过研究空穴和电子FS之间的嵌套条件，我们得出结论，FeAs层之间的磁相互作用，而不是FS嵌套发挥…
Pressure-driven phase transition from antiferromagnetic semiconductor to nonmagnetic metal in two-leg ladders $A$Fe$_2$$X$$_3$ ($A$=Ba or K, $X$=S or Se)
BaFe $_2$ S $_3$ [Takahashi { \it et al.}，Nat.板牙. { \bf 14}，1008（2015）]已经激发了对123型铁硫属化物的相当大的兴趣。这种材料是第一个报道的铁基双腿梯形超导体，而不是铁超导体家族的主流二维层状结构。一旦流体静压超过$11$ GPa，BaFe $_2$ S $_3$在低于$24$ ~K时从半导体变为超导体。虽然以前的计算正确地解释了它的基态磁态和电子结构，压力诱导的相变没有成功地再现。在这项工作中，我们的第一性原理计算发现，随着压力的增加，晶格常数以及局部磁矩逐渐被抑制，随后在临界压力下发生一阶磁转变，局部磁矩突然下降到零。我们的计算表明，由电子从S转移到Fe引起的自掺杂可能在这种转变中起着关键作用。在高压下形成一种非金属相可能为超导性铺平道路。作为这一努力的延伸，还研究了另外两种123型铁硫族化物KFe $_2$ S $_3$和KFe $_2$ Se $_3$。KFe $_2$ S $_3$随压力增加也显示一级相变，但KFe $_2$ Se $_3$显示二级或弱一级相变。用于KFe $_2$ S $_3$和KFe $_2$ Se $_3$的淬灭磁性所需的压力高于BaFe $_2$ S $_3$。进一步的实验可以证实BaFe $_2$ S $_3$和KFe $_2$ S $_3$中预测的一级跃迁性质，以及其他123…
Unravelling incommensurate magnetism and its emergence in iron-based superconductors
我们专注于一个广泛的类的tetraphenic巡回系统共享的趋势，自发形成的无公度磁性有序波矢$\mathbf{Q}_{1,2}=(π-δ,0)/(0,π-δ)$或$\mathbf{Q}_{1,2}=(π,δ)/(-δ,π)$。采用朗道方法，我们得到了通用的磁相图，并确定附近的顺磁磁转变的主导不稳定性。存在九种不同的磁相，它们要么保持顺磁相的$C_4$对称性，要么违反顺磁相的$C_4$对称性。这些是单和双$\mathbf{Q}$相，由单独或共存的磁条、螺旋和涡旋组成。这九个阶段可以区分实验极化中子散射，或者，例如，通过结合测量的感应电荷顺序和磁电耦合。在两个有代表性的五轨道模型，适用于BaFe $_2$作为$_2$和LaFeAsO，我们发现，这里讨论的无公度磁相是可访问的铁基超导体。我们的研究揭示了一组潜在的候选人的身份不明$C_2$对称磁相，最近观察到的Ba $_{1-x}$ Na $_x$ Fe $_{2}$ As $_{2}$。在稳定的相位中，我们发现了自旋旋转晶体，这是一种织构磁性$C_4$对称相。铁基超导体中织构磁序的可能实验观测，为实现本征拓扑超导体开辟了新的方向。
Sign-reversal of the in-plane resistivity anisotropy in iron pnictides
电子驱动的晶体旋转对称性破缺（不涉及磁序）的概念在多个系统中找到了实验支持，从半导体异质结构和钌酸盐到铜酸盐和铁磷属元素化物超导体。在磷属元素化物BaFe $_{2}$ As $_{2}$中，在可以由外部应变控制的温度范围内，这样的“电子自旋态”出现在磁过渡圆顶之上。在这里，通过测量平面内的电阻率各向异性，我们探测这种材料的电子各向异性在整个超导/磁圆顶，其端点与最佳超导转变温度相一致。反直觉地，我们发现，与其他材料不同，BaFe $_{2}$ As $_{2}$中的电阻率各向异性改变了整个掺杂相图的符号，即使磁性，磁性和正交序参量的符号保持固定。这一行为可以用磁相的费米面重构和磁相的自旋涨落散射来解释。输运各向异性的独特行为揭示了铁磷属元素化物的正常态输运性质中磁散射的主要作用，表明磁性、向列性和非常规超导性之间存在密切联系。
Review of nuclear magnetic resonance studies on iron-based superconductors
新发现的铁基超导体引发了凝聚态物理学界新的巨大研究兴趣。核磁共振（NMR）是研究强关联电子的低能局域探针，对高$T_{\rm C}$超导体尤其重要。本文综述了几种铁基高$T_{\rm C}$超导体的结构转变、反铁磁序、自旋涨落和超导性质的NMR研究，包括LaFeAsO $_{1-x}$ F $_x$、LaFeAsO $_{1-x}$、BaFe $_2$ As $_2$、Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$ As $_2$、Ca $_{0.23}$ Na $_{0.67}$ Fe $_2$ As $_2$、BaFe $_2$（作为$_{1-x}$ P $_x$）$_2$，Ba（Fe $_{1-x}$ Ru $_x$）$_2$ As $_2$，Ba（Fe $_{1-x}$ Co $_x$）$_2$ As $_2$，Li $_{1+x}$ FeAs，LiFe $_{1-x}$ Co $_x$ As，NaFeAs，NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As，K $_y$ Fe $_{2-x}$ Se $_2$，和（Tl，Rb）$_y$ Fe $_{2-x}$ Se $_2$。
