有机化合物一直是具有高转变温度的超导体的有希望的候选者。我们通过选择仅由C、H和N原子组成的2,2 $'$ -联吡啶来检验该提议。通过$dc$的磁化率测量,证明了钾掺杂后材料中存在迈斯纳效应,其转变温度为7.2 K. $ac$磁化率的实部与$dc$磁化率的转变温度相同,虚部出现一个尖锐的峰,表明弱关联超导涡旋电流的形成。超导性的发生进一步得到转变处的电阻降以及施加的磁场对其的抑制的支持。通过拉曼散射光谱分析,确定其超导相为K $_3$-2,2 $'$ -联吡啶。这项工作不仅为在2,2 $'$ -联吡啶基材料中发现光电子学之后的超导性打开了一个令人鼓舞的窗口,而且也为从导电聚合物及其衍生物实现超导性提供了一个例子。
英文摘要:
Organic compounds are always promising candidates of superconductors with high transition temperatures. We examine this proposal by choosing 2,2$'$-bipyridine solely composed by C, H, and N atoms. The presence of Meissner effect with a transition temperature of 7.2 K in this material upon potassium doping is demonstrated by the $dc$ magnetic susceptibility measurements. The real part of the $ac$ susceptibility exhibits the same transition temperature as that in $dc$ magnetization, and a sharp peak appeared in the imaginary part indicates the formation of the weakly linked superconducting vortex current. The occurence of superconductivity is further supported by the resistance drop at the transition together with its suppression by the applied magnetic fields. The superconducting phase is identified to be K$_3$-2,2$'$-bipyridine from the analysis of Raman scattering spectra. This work not only opens an encouraging window for finding superconductivity after optoelectronics in 2,2$'$-bipyridine-based materials but also offers an example to realize superconductivity from conducting polymers and their derivatives.
Prediction of Superconductivity in Potassium-Doped Benzene
为了探索最近发现的芳烃超导相的基本机制,我们进行了第一性原理计算的苯,该系列的基本和最简单的单元,并检查的结构和相稳定性时,掺杂钾,K $_x$ C $_6$ H $_6$($x=1,2,3$)。发现空间群为$Pbca$的KPDMATHABMP C $_6$ H $_6$是最稳定的相,其超导转变温度在6.2 K左右。此外,我们认为,所有现有的碳氢化合物应该有一个统一的超导相在相同的温度范围内的5 $-$ 7 K,当掺杂两个钾原子。我们的结果表明,电子-声子相互作用足以解释这种统一的超导相的超导电性。
Crystal structure and electronic states of tripotassium picene
在密度泛函理论范围内,理论上确定了具有精确化学计量比的钾掺杂的picene(K3 C 22 H 14,从这里开始为K3 picene)的晶体结构,允许晶体结构参数和分子原子位置的完全变化自由。在这种晶格中,钾原子被插入到两对具有两种可能取向的picene分子之间,沿着c轴,有机分子与三个钾原子形成的链交替排列。掺杂材料的电子结构类似于原始的picene,除了现在导带的底部被来自电离的K原子的六个电子占据(每个晶胞六个)。波函数仍然主要基于picene分子轨道从层内边缘到表面CH/pi键的色散,而本征能量已被修改的静电势的变化。沿c轴的小色散被分配给小的H-H重叠。从计算的电子态密度,我们预期的钾掺杂的picene的金属行为。
Simultaneous emergence of superconductivity, inter-pocket scattering and nematic fluctuation in potassium-coated FeSe superconductor
超导性起源于电子配对。因此,费米面上的配对沟道和配对胶是理解超导体的两个关键问题。最近,在电子掺杂的FeSe超导体中发现了超过40 K的高温超导性,包括K $_x$ Fe $_{2-y}$ Se $_2$、Li $_{0.8}$ Fe $_{0.2}$ OHFeSe和单层FeSe薄膜。然而,它们的配对机制仍然存在争议。本文研究了包钾FeSe单晶电子结构的系统演化。通过在样品表面上原位蒸发钾来精确控制掺杂水平。我们发现当费米面的Lifshitz跃迁使两个电子袋之间的袋间散射打开时,超导性就出现了。在相同的掺杂浓度下,电子有序度显著降低,在较宽的掺杂范围内,电子有序度仍有较大的涨落。我们的研究结果表明,在电子掺杂的FeSe超导体的超导电性,袋间散射,和涨落之间的潜在的相关性。
Enhanced superconductivity accompanying a Lifshitz transition in electron-doped FeSe monolayer
最近发现的在SrTiO $_{3}$(STO)上生长的FeSe单层膜在50 K以上的超导电性增强的起源,与体相FeSe中的8 K相比,存在激烈的争论。与铁硫族化合物A $_{x}$ Fe $_{2-y}$ Se $_{2}$和钾掺杂的FeSe一样,它们也具有相对高的超导临界温度($T_c$),FeSe/STO单层膜的费米表面(FS)没有空穴状FS,这表明这些空穴FS消失的Lifshitz转变可能有助于增加$T_c$。然而,解释$T_c$增加的根本原因仍不清楚。在这里,我们报告了一个15 K的$T_c$跳跃伴随着第二个Lifshitz过渡,其特征在于在布里渊区(BZ)中心的电子口袋的出现,这是由高电子掺杂后,在FeSe/STO单层膜上原位沉积钾触发。我们的研究结果表明,配对相互作用是轨道依赖的$d_{xy}$轨道发挥决定性的作用,在FeSe产生增强的超导电性。
Strong local moment antiferromagnetic spin fluctuations in V-doped LiFeAs
我们用中子散射研究了钒(空穴)掺杂的LiFe $_{1-x}$ V $_x$ As.在未掺杂状态下,LiFeAs表现出在$T_c=18$ K的超导性和类似于电子过掺杂铁磷属元素化物的横向无公度自旋激发。在钒掺杂形成LiFe $_{0.955}$ V $_{0.045}$时,LiFeAs中的横向无公度自旋激发以与钾(空穴)掺杂的Ba $_{0.7}$ K $_{0.3}$ Fe $_2$ As $_2$类似的方式转变为纵向伸长,但是具有显著增强的磁散射和超导性的消除。这与空穴掺杂BaFe $_2$ As $_2$中整体磁激发的抑制和最佳空穴掺杂附近超导电性的增强不同。这些结果与密度泛函理论和动态平均场理论的计算结果一致,表明钒掺杂LiFeAs可能会引起有效磁矩$S_{eff}$的增大,并伴随由巡游电子轨道间散射引起的自旋交叉基态.
A neutron scattering study of the under-doped Ba$_{1-x}$K$_{x}$Fe$_{2}$As$_{2}$, x=0.09 and 0.17 self-flux grown single crystals and the universality of the tricritical point
本文给出了欠掺杂超导Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$ x=0.17的零场和14.5 T的弹性中子散射测量以及零场和14 T的磁化强度测量的组合,以及在x=0.09的非超导晶体上的零场测量。数据表明,欠掺杂材料可能不是电子相分离的,而是具有略微不均匀的钾掺杂。在x=0.09的样品的转变下的磁序参数(OP)的温度依赖性比未掺杂的BaFe $_{2}$ As $_{2}$的情况下更平缓,这表明这种掺杂可能在三临界点附近。因此,我们提出三临界点是所有超导122的共同特征的假设。对于x=0.17的样品,当14 T的磁场将T $_{c}$从$\approx$ 17 K抑制到$\approx$ 8 K时,1.2 K处的磁布拉格峰(1 0 3)的强度增强了10 $%$,显示出超导性(SC)和反铁磁性(AFM)的竞争.在(T $_{c}$,T $_{N}$)温度区间内的磁布拉格峰(1 0 3)的强度在14.5 T下在10 $%$的统计误差内几乎保持不变。目前的结果进行了讨论的背景下,现有的文献。
Observation of an electron band above the Fermi level in FeTe$_{0.55}$Se$_{0.45}$ from \emph{in-situ} surface doping
采用\emph{in-situ}钾(K)蒸发法对铁基超导体FeTe $_{0.55}$ Se $_{0.45}$进行表面掺杂。对费米能级附近能带的系统研究证实,电子被掺杂到系统中,使我们能够调整这种材料的费米能级,并进入其他未被占据的电子态。特别是,我们观察到一个电子带位于费米能级以上的掺杂前,与一个小的三维口袋中观察到的表亲,重电子掺杂的KFe $_{2-x}$ Se $_2$化合物的相似性。
Ternary iron selenide K$_{0.8}$Fe$_{1.6}$Se$_2$ is an antiferromagnetic semiconductor
采用第一性原理电子结构计算方法研究了K $_{0.8+x}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$的电子结构和磁性.铁空位有序的KPDMATHABMP Fe $_{1.6}$ Se $_2$的基态被发现是一个准二维块棋盘式反铁磁(AFM)半导体的能隙为594 meV和一个大的有序磁矩为3.37 $μ_B$为每个Fe原子,在良好的协议与中子散射测量。潜在的机制是化学键驱动的四聚体晶格畸变。K $_{0.8+x}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$ with finite $x$是一种掺杂的AFM半导体,具有低导电载流子浓度,其与过量的钾含量近似成比例,定性地与红外观察一致。我们的研究揭示了这些材料中反铁磁性和超导性之间相互作用的重要性。这表明$_{0.8}$ Fe $_{1.6}$ Se $_2$而不是KFe $_2$ Se $_2$应被视为母体化合物,在电子或空穴掺杂时从其出现超导性。