用中子非弹性散射方法研究了双层铁基超导体CaKFe $_4$ As $_4$的自旋共振.与其准二维电子结构相反，在低于$T_c=35$ K时，发现了三种强$L$依赖的自旋共振模式。模式的能量低于和线性标度的总超导间隙上的嵌套孔和电子口袋，基本上与铜酸盐和重费米子超导体的结果一致。这一发现支持了多对通道下的反号Cooper配对机制，解决了铁磷属元素化合物中自旋共振峰展宽和色散的长期难题。更重要的是，三重共振模式可以分为奇对称性和偶对称性相对于Fe-As双层单元内的Fe-Fe平面的距离。因此，我们的结果非常类似于那些在双层铜氧化物与非简并自旋激发，这表明这两个高$T_c$超导家庭共享一个共同的性质。
英文摘要：
We report an inelastic neutron scattering study on the spin resonance in the bilayer iron-based superconductor CaKFe$_4$As$_4$. In contrast to its quasi-two-dimensional electron structure, three strongly $L$-dependent modes of spin resonance are found below $T_c=35$ K. The mode energies are below and linearly scale with the total superconducting gaps summed on the nesting hole and electron pockets, essentially in agreement with the results in cuprate and heavy fermion superconductors. This observation supports the sign-reversed Cooper pairing mechanism under multiple pairing channels and resolves the long-standing puzzles concerning the broadening and dispersive spin resonance peak in iron pnictides. More importantly, the triple resonant modes can be classified into odd and even symmetries with respect to the distance of Fe-Fe planes within the Fe-As bilayer unit. Thus, our results closely resemble those in the bilayer cuprates with nondegenerate spin excitations, suggesting that these two high-$T_c$ superconducting families share a common nature.
$^{57}$Fe Mössbauer study of stoichiometric iron based superconductor CaKFe$_4$As$_4$: a comparison to KFe$_2$As$_2$ and CaFe$_2$As$_2$
在CaKFe $_4$ As $_4$单晶定向镶嵌体上测量了$\sim 5$ K和$\sim 300$ K之间不同温度下的$^{57}$ Fe穆斯堡尔谱。数据表明，CaKFe $_4$ As $_4$是一种良好形成的化合物，具有窄的光谱线，在光谱中没有痕量的其他含Fe的第二相，并且没有静态磁序。在超导转变温度下，任何超精细参数都没有明显的特征。四极分裂的温度依赖性近似遵循经验的“$T^{3/2}$定律”。将CaKFe $_4$ As $_4$的超精细参数与本工作中测量的KFe $_2$ As $_2$的超精细参数以及CaFe $_2$ As $_2$的文献数据进行了比较，发现它们介于这两种有序的122种化合物之间。与CaKFe $_4$ As $_4$作为KFe $_2$ As $_2$和CaFe $_2$ As $_2$的结构类似物的总体观点一致，在结构中具有交替的Ca -和K -层。
Competing pairing interactions responsible for the large upper critical field in a stoichiometric iron-based superconductor, CaKFe$_4$As$_4$
多带超导体的上临界场是揭示超导对本质的重要物理量。在这里，我们通过实验绘制出了化学计量比超导体CaKFe $_4$ As $_4$的完整上临界场相图，在磁场的不同取向下，温度可达4.2K。上临界场非常大，在最低温度下达到接近~3 $T_c$的值，并且各向异性随温度急剧减小，导致在4.2K下基本上各向同性的超导性。我们发现，温度依赖性的上临界场可以很好地描述了一个两带模型在清洁的限制与带耦合参数有利于带内带间相互作用。大泡利顺磁效应与浅带的存在是一致的，在低温下在这个干净的超导体的FFLO状态的稳定。
Spin Resonance in the New-Structure-Type Iron-Based Superconductor CaKFe4As4
采用非弹性中子散射（INS）测量和无规相近似（RPA）计算相结合的方法，研究了新型铁基超导体CaKFe $_4$ As $_4$的动态自旋磁化率.粉末INS测量表明，在$Q_\text{res}=1.17(1)$ ~ $\textÅ^{-1}$处的自旋共振，对应于四元数表示的$(π,π)$嵌套波矢，在$T_\text{c}$以下演化。自旋共振$E_\text{res}=12.5$ ~meV的特征能量小于超导能隙尺寸（$2Δ$）的两倍。自旋共振动力学磁化率的宽能量特征可以通过RPA计算来解释，其中考虑了不同费米表面上的不同超导能隙。我们的INS和PRA研究表明，CaKFe $_4$ As $_4$的超导配对性质是$s_\pm$对称性。
Ultra-high critical current densities, the vortex phase diagram and the effect of granularity of the stoichiometric high-Tc superconductor, CaKFe$_4$As$_4$
本文研究了临界温度为35 K的化学计量比超导体CaKFe $_4$ As $_4$的临界电流密度和超导涡旋相图。我们进行了详细的磁化测量高品质的单晶体在施加的磁场高达16 T的不同取向和粉末样品。我们发现，当H <0.5时，单晶的临界电流密度Jc可达10 $^8$ A/cm ~ 2||（ab）在5 K时，在高达16 T的磁场中仍然保持稳定，是任何其他铁基超导体中最大的。在单晶中，当H|| c在5 K和显着抑制的粉末样品中存在的晶界。我们还观察到当H|| C.磁通钉扎力密度和钉扎参数表明，大的临界电流可能与点芯和表面钉扎的存在有关。基于涡旋相图和大的临界电流密度，CaKFe $_4$ As $_4$被认为是一种潜在的铁基超导体。
Hedgehog Spin-vortex Crystal Antiferromagnetic Quantum Criticality in CaK(Fe1-xNix)4As4 Revealed by NMR
在大多数铁基超导体（SC）中观察到两种有序态，即反铁磁性和向列性。与这些SC相反，新发现的SC CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_x$）$_4$ As $_4$显示出反铁磁（AFM）状态，称为刺猬自旋涡旋晶体结构，没有无序，为研究自旋涨落与SC之间的关系提供了机会，而没有任何自旋涨落的影响。我们对CaK（Fe $^{75}$ Ni $_x$）$_4$ As $_4$（0 $\le x\le$ 0.049）的核磁共振研究表明，CaK Fe $_4$ As $_4$位于接近隐藏的刺猬SVC AFM量子临界点（QCP）。在CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_x$）$_4$ As $_4$中没有向列性的磁性QCP突出了铁基SC中自旋涨落与超导电性的紧密联系。化学计量组成的优点也使得CaKFe $_4$ As $_4$成为进一步详细研究无无序效应的铁基SC中磁性QCP与超导性之间关系的理想平台。
Trends in pressure-induced layer-selective half-collapsed tetragonal phases in the iron-based superconductor family $Ae{}A$Fe$_4$As$_4$
通过对铁基超导体$Ae{}A$ Fe $_4$ As $_4$（$Ae$ = Ca，Sr，Ba，$A$ = K，Rb，Cs）的密度泛函理论进行压力模拟，我们预测在这些系统中，在压力$P_{c_1}$和$P_{c_2}$下会出现两个连续的半塌陷四元跃迁，它们对电子结构的影响具有不同的性质.我们发现，类似于以前的研究CaKFe $_4$作为$_4$，自旋涡旋磁波动的Fe亚晶格在零压力下的准确的结构预测中发挥了关键作用。我们确定了明确的趋势的临界压力，并讨论了相关的崩溃阶段连接到磁性和超导性。最后，在半塌陷相的背景下，讨论了EuRbFe $_4$ As $_4$和EuCsFe $_4$ As $_4$的有趣情况，其中Eu磁性与超导性共存。
Decoupled interband pairing in a bilayer iron-based superconductor evidenced by ultrahigh-resolution ARPES
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Zhejiang University（浙江大学）
Competing Vortex Topologies in Iron-based Superconductors
在这项工作中，我们建立了一个新的理论范式的涡旋马约拉纳物理在最近发现的拓扑铁基超导体（tFeSC）。虽然tFeSC被广泛接受为具有本征$s$波超导性的拓扑绝缘体（TI）的范例，但我们的理论意味着这种共同的信念可能过于简单化。我们的主要发现是，正常状态的体狄拉克节点，通常被忽略的TI为基础的涡旋马约拉纳理论tFeSC，将发挥关键作用，确定涡旋状态的拓扑结构。特别是，TI和狄拉克结带之间的相互作用将导致多个竞争的拓扑相位的超导涡旋线在tFeSC，包括一个前所未有的混合拓扑涡旋状态，携带马约拉纳束缚态和无隙色散。值得注意的是，这种奇异的混合涡旋相通常存在于我们的tFeSC的极小模型的涡旋相图中，并且与tFeSC候选者如LiFeAs直接相关。当四重旋转对称性被涡旋线倾斜或弯曲破坏时，混合涡旋变得拓扑平凡化，并且变得无马约拉纳，这可以解释在LiFeAs中观察到的无处不在的平凡涡旋的困惑。马约拉纳信号的起源在其他tFeSC候选人，如FeTe $_x$ Se $_{1-x}$和CaKFe $_4$ As $_4$也解释在我们的理论框架内。我们的理论揭示了新的光在高温铁基系统的理论理解和实验工程马约拉纳物理。
Preferred Spin Excitations in the Bilayer Iron-Based Superconductor CaK(Fe$_{0.96}$Ni$_{0.04}$)$_4$As$_4$ with Spin-Vortex Crystal Order
自旋轨道耦合（SOC）是理解铁基超导体磁驱动超导性的关键，铁基超导体中既有局域电子又有巡游电子，轨道角动量不完全猝灭。在这里，我们报告的中子散射研究双层化合物CaK（Fe $_{0.96}$ Ni $_{0.04}$）$_4$ As $_4$的超导性共存的非共线自旋涡旋晶体磁序，保持四重对称的Fe-Fe平面。在超导态下，由于双层耦合，发现了两个具有$L$奇、偶对称性的自旋共振模，其结构类似于未掺杂的化合物CaKFe $_4$ As $_4$，但能量较低.极化分析表明，奇模是$c-$轴极化的，低能自旋各向异性在高温下可以保持到顺磁相，这与其他具有面内共线和$c-$轴双轴磁序的系统非常相似。这些结果提供了铁磷族化合物超导体中SOC效应的缺失部分，并且还建立了一个共同的图片，即$c-$轴优选的磁激发低于$T_c$，而不管磁图案或晶格对称性的细节。
Common ($π$,$π$) Band Folding and Surface Reconstruction in FeAs-Based Superconductors
对CaKFePDMATHABMM AsPDMATHABMM、KCaPDMATHABMN FePDMATHABMM $_4$ FPDMATHABMN和（Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$）Fe $_2$ As $_2$超导体进行了高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）测量。从三种超导体的费米面和能带结构的测量结果中，都发现了布里渊区中心和角点之间存在（$π$，$π$）波矢的能带折叠的明显证据。通过扫描隧道显微镜（STM）测量，在CaKFe $_4$ As $_4$的解理表面上观察到了占主导地位的$\sqrt{2}\,\times\,\sqrt{2}$表面重构。我们建议，通常观察到的$\sqrt{2}\,\times\,\sqrt{2}$重建的FeAs基超导体提供了一个一般的情况下，了解（$π$，$π$）带折叠的起源。我们的观测为理解铁基超导体的电子结构和超导机制提供了新的见解。
Band-selective clean- and dirty-limit superconductivity with nodeless gaps in the bilayer iron-based superconductor CsCa$_2$Fe$_4$As$_4$F$_2$
本文测定了新铁基超导体CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$与$T_c \sim 29$ ~K的光学性质。在正常状态下的低频响应的一个很好的描述是获得与两个Drude组件的叠加，其中一个具有非常低的散射率（窄Drude峰）和另一个相当大的（宽Drude峰）。在低于$T_c \sim 29$ ~K时，观察到一个明显的能隙特征，在低于$\sim$ 110~cm $^{-1}$时，光电导率被完全抑制，这是无结超导态的特征。宽德鲁德分量的光学响应可以用具有$2Δ\simeq 14$ ~meV的单个各向同性间隙的脏极限Mattis-Barclay型响应来描述。相反，窄德鲁德分量的响应处于超净极限，并且其整个光谱权重被转移到零频率$δ(ω)$函数，该函数解释了冷凝物的无损耗响应。这些观测结果为CsCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$中洁净极限和脏极限超导性与无结能隙的带选择性共存提供了明确的证据。
Spectroscopic Evidence of Bilayer Splitting and Interlayer Pairing in an Iron Based Superconductor
在高温铜氧化物超导体中，CuO $_2$平面之间的层间耦合在决定超导电性方面起着重要的作用，正如临界温度（T $_C$）对一个结构单元中CuO $_2$平面数目的敏感依赖性所指示的。在$_2$超导体中，两个$_2$平面之间的相互作用导致能带分裂为两个费米面片（双层分裂），这两个费米面片具有明显的超导能隙。铁基超导体是由FeAs/FeSe层堆叠而成的，层间耦合是否会引起类似的能带分裂及其对超导电性的影响尚不清楚。本文报道了一种新发现的铁基超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$（T $_C$ = 33.5K）的高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）测量结果。首次观察到双层劈裂效应，在布里渊区中心周围产生了五个类空穴费米面片。能带结构计算再现所观察到的双层分裂，通过确定层间轨道间的相互作用，两个FeAs层内的一个FeAs块。在带中心附近的类空穴结构中，均存在费米面依赖的无节点超导能隙。提出了具有短程反铁磁涨落的能隙函数，当考虑层间配对时，能隙的对称性可以得到很好的理解。特别强的层间配对观察到的频带之一。我们的观测结果为理解铁基超导体的超导电性提供了层间耦合和层间配对的关键信息。
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。
Electronic structures across superconductor-insulator transition in Ruddlesden-Popper bilayer nickelate films
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（合肥国家实验室，中国科学技术大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（微观尺度物理科学合肥国家研究中心，中国科学技术大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Nanjing University（南京大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Tsinghua University（清华大学）
Anisotropic superconductivity and Fermi surface reconstruction in the spin-vortex antiferromagnetic superconductor CaK(Fe$_{0.95}$Ni$_{0.05}$)$_4$As$_4$
高临界温度超导性通常发生在通过轻微改变压力或掺杂使反铁磁有序接近$T=0K$的系统中。CaKFe $_4$作为$_4$是超导的、化学计量的铁磷属元素化物化合物，其显示出最佳超导临界温度，其中$T_c$与$38$ K一样大。掺杂Ni引起$T_c$的减少和自旋涡旋反铁磁序的开始，该自旋涡旋反铁磁序由指向内或从平面内正方形Fe晶格的对角线上的交替As位点向外的自旋组成。本文用扫描隧道显微镜（STM）研究了CaK（Fe $_{0.95}$ Ni $_{0.05}$）$_4$ As $_4$（T $_c$ = 10 K，T $_N$ = 50 K）的能带结构，结果表明自旋涡旋序引起费米面重构和四重超导带隙各向异性.
Structural phase transition, $s_{\pm}$-wave pairing and magnetic stripe order in the bilayered nickelate superconductor La$_3$Ni$_2$O$_7$ under pressure
Superconductivity-Enabled Conversion of Ferromagnetic Resonance into Standing Spin Waves
HSE University（高等经济大学）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Physical-Technical Institute, Vernadsky Crimean Federal University（维尔纳茨克克里米亚联邦大学物理技术研究所）；Centre for Advanced Mesoscience and Nanotechnology, Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院先进介观科学与纳米技术中心）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
