Energy scale of nematic ordering in the parent iron-based superconductor:BaFe2As2
Alexander Fedorov, Alexander Yaresko, Erik Haubold, Yevhen Kushnirenko, Timur Kim, Bernd Buechner, Saicharan Aswartham, Sabine Wurmehl, Sergey Borisenko
Nematicity plays an important role in the physics of iron-based superconductors (IBS). Its microscopic origin and in particular its importance for the mechanism of high-temperature superconductivity itself are highly debated. A crucial knowledge in this regard is the degree to which the nematic order influences the electronic structure of these materials. Earlier angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) studies found that the effect is dramatic in three families of IBS including 11, 111 and 122 compounds: energy splitting reaches 70 meV and Fermi surface becomes noticeably distorted. More recent experiments, however, reported significantly lower energy scale in 11 and 111 families, thus questioning the degree and universality of the impact of nematicity on the electronic structure of IBS. Here we revisit the electronic structure of undoped parent BaFe2As2 (122 family). Our systematic ARPES study including the detailed temperature and photon energy dependencies points to the significantly smaller energy scale also in this family of materials, thus establishing the universal scale of this phenomenon in IBS. Our results form a necessary quantitative basis for theories of high-temperature superconductivity focused on the nematicity.
电子向列性在铁基超导体中起着重要的作用。这些材料具有层状结构，并且在二维近似中已经很好地建立了它们的磁性和磁性转变的理论描述，即，当各层可以独立处理时。然而，由电子隧穿介导的铁层之间的相互作用可能会导致非平凡的三维行为。从最简单的单层轨道有序模型出发，研究了层间隧穿效应对体有序的影响，以及这种有序只在表面附近形成的可能的抢先态.我们发现，层间隧穿抑制体向列性，这使得有利于形成一个表面层的体转变温度以上。然而，纯电子隧穿哈密顿量有利于在体中从层到层的有序序参量的交替。实验上通常观察到的均匀体相态可以通过与弹性晶格变形的耦合而稳定。根据这种耦合的强度，我们发现了三个制度：（i）表面粗糙度和交替的批量订单，（ii）表面粗糙度和均匀的批量订单，（iii）均匀的批量订单没有中间表面相。这种中间表面过渡态可能解决目前关于BaFe $_2$ As $_{2-x}$ P $_{x}$中存在弱“亚稳跃迁”的争论。
Quantitative relationship between structural orthorhombicity, shear modulus and heat capacity anomaly of the nematic transition in iron-based superconductors
RIKEN SPring-8 Center（理化学研究所SPring-8中心）；University of Tokyo（东京大学）；Tohoku University（东北大学）；Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI)（日本同步辐射研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
Orbital superconductivity, defects and pinned nematic fluctuations in the doped iron chalcogenide FeSe$_{0.45}$Te$_{0.55}$
我们表明，差分电导，$dI/dV$，通过光谱成像扫描隧道显微镜测量的掺杂铁硫属化物FeSe $_{0.45}$ Te $_{0.55}$，具有一系列的特征，允许一个提取的超导间隙的轨道结构。这在两个类空穴费米面上产生了近各向同性的超导带隙，而在类电子费米面上产生了强各向异性的带隙。此外，我们表明，钉扎由缺陷的涨落可以引起一个哑铃状的空间结构的诱导杂质束缚态，并解释了相关的$C_2$ -对称性的傅立叶变换微分电导。
Fit-Free Optical Determination of Electronic Thermalization Time in Nematic Iron-Based Superconductors
Department of Physics, University of Puerto Rico（波多黎各大学物理系）；Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）
Raman scattering as a probe of charge nematic fluctuations in iron based superconductors
本文报道了BaFe $_2$ As $_2$和Sr（Fe $_{1-x}$ Co $_x$）$_2$ As $_2$（x=0.04）单晶四元相中电荷涨落的拉曼散射测量。在这两个系统中，所观察到的居里-外斯波动被发现表现出发散的居里-外斯行为与非常相似的特征温度标度，表明在122铁基超导体的普遍趋势，对电荷的有序。
The parent state in kagome metals and superconductors: Chiral-nematic Fermi liquid state
Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学学院）；Department of Condensed Matter Physics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所凝聚态物理系）；Department of Physics, Boston College（波士顿学院物理系）
Broken mirror symmetry, incommensurate spin correlations, and $B_{2g}$ nematic order in iron pnictides
出于对极端空穴掺杂铁磷属元素化合物$A$ Fe $_2$ As $_2$（$A$ =K，Rb，Cs）中一种不同形式的自旋相关性的不断增长的指示，我们考虑了在一般情况下的无公度磁涨落中自旋驱动的自旋序.我们利用四元$D_{4h}$点群的破镜对称性对磁序参量进行了分类，并利用这一方法构造了一个将磁序与磁涨落空间模式联系起来的广义Ginzburg-Landau理论.我们的分析指出，在$A$ Fe $_2$ As $_2$中，波矢$(q,q)$的无公度磁涨落是$B_{2g}$有序的基础。我们通过基于3-亚晶格$(2π/3,2π/3)$自旋关联的双线性-双二次海森堡模型的微观计算证实了这一想法。我们总结了现有的证据支持所提出的机制，建议如何在未来的实验中进一步测试它，并讨论了我们的研究结果的铁基高温超导性的影响。
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。
Charge Nematicity and Electronic Raman Scattering in Iron-based Superconductors
本文综述了铁基超导体中电荷涨落的电子喇曼散射测量的最新进展。一个简单的理论框架的$d$波波Pomeranchuk过渡，提出了为了捕捉显着的特点的频谱。我们讨论了122个铁基体系，特别是Co掺杂BaFe $_2$ As $_2$正常态的拉曼光谱数据，我们发现，低能量准弹性峰，提取的磁化率和散射率是一致的电子驱动的结构相变。在全能隙超导态下，准弹性峰转变为有限频率的共振，这在电子掺杂系统中表现得尤为明显。分析的一个重要特征是电子拉曼信号不受声学声子的影响。这使得拉曼光谱成为电子向列性的独特探针。
Emergent XY electronic nematicity in iron-based superconductors
电子向列性是一种自发破坏旋转对称性的相关态，在几种分层量子材料中观察到。与它们的液晶对应物相比，双折射指向矢通常不能指向任意方向（XY向列），而是被晶体锁定在离散方向（伊辛向列），导致在过渡上方的强烈各向异性波动。在这里，我们报告的观察，通过弹性电阻测量，在空穴掺杂的Ba $_{1-x}$ Rb $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$铁基超导体的近各向同性XY的波动。而对于$x=0$，双折射指向矢沿着四面体晶格的面内对角线指向，对于$x=1$，它沿着水平轴和垂直轴指向。值得注意的是，对于中间掺杂，这两个不可还原的Curie-Weiss通道的磁化率显示出相当的Curie-Weiss行为，从而揭示了一个接近XY-Curie-state。这开辟了一条新的途径来评估这种难以捉摸的电子量子液晶态，它是一个候选人主机独特的现象不存在于伊辛-伊辛的情况下。
The effect of non-superconducting dopants (Mn, V, Cr and Cu) on the nematic fluctuations in iron-based superconductors
本文通过测量非超导Ba（Fe $_{1-x}$ TM $_{x}$）$_2$ As $_2$（TM = Cr，Mn，V和Cu）沿Fe-As-Fe方向的电阻率随压力的变化关系，系统地研究了非超导Ba（Fe $_{1-x}$ TM $_{x}$）$_2$ As $_2$的磁化率。所有样品的磁化率在高温下都表现出类似Curie-Weiss的行为，其中可以推导出与顺磁性中的居里常数类似的居里常数$A_n$。虽然所有这些掺杂剂都没有在BaFe $_2$ As $_2$中引入超导电性，但它们对超导涨落的影响是不同的。在Mn、Cr和V掺杂的样品中，$|A_n|$随着掺杂水平的增加而显著降低。另一方面，$|A_n|$随着Cu掺杂而显著增加，类似于超导Ni掺杂的BaFe $_2$ As $_2$。然而，$x$大于$0.04$，这可能与短程反铁磁秩序，生存到非常高的掺杂水平在低温下的磁化率被抑制。掺杂Mn、Cr和Cu到最佳掺杂的超导BaFe $_2$（As $_{0.69}$ P $_{0.31}$）$_2$中也强烈地降低了$|A_n|$。与那些明显表现出超导性的系统相比，如Ni，K或P掺杂的样品，我们的结果表明，自旋和自旋自由度之间有很强的联系。此外，Cr、Mn、V和Cu等掺杂抑制超导性的原因可能与抑制超导涨落有关。
Momentum Dependence of the Nematic Order Parameter in Iron-Based Superconductors
铁基序参量的动量依赖性是铁基高温超导体微观描述的重要组成部分。虽然最近关于FeSe的报道表明，电子和空穴带之间的电子序参量改变符号，但对于其他化合物仍然缺少详细的知识。结合角度分辨光电子能谱（ARPES）与单轴应变调谐，我们测量的两个FeSe和BaFe $_2$ As $_2$的能带分裂没有干扰的孪生或磁序。我们发现，在布里渊散射中心和角点之间的符号变化的两种化合物中，量子序参量表现出相同的动量依赖性。这表明，尽管相图非常不同，但相同的微观机制驱动着有序。
Structural, electronic properties and Fermi surface of ThCr2Si2-type tetragonal KFe2S2, KFe2Se2, and KFe2Te2 phases as parent systems of new ternary iron-chalcogenide superconductors
Quantum critical nematic fluctuations and spin excitation anisotropy in iron pnictides
铁磷族化合物的量子临界性同时涉及到铁磁自由度和反铁磁自由度，但这两种涨落之间的关系还有待澄清。在这里，我们研究这个问题的存在下，一个小的外部单轴电位，这打破了$C_4$ -对称性的B $_{1g}$部门。我们建立了一个身份，连接自旋激发各向异性，这是在$\vec{Q}_1=\left(π,0\right)$和$\vec{Q}_2=\left(0,π\right)$的动态自旋磁化率的差异，与动态磁化率和静态磁化率。利用这个恒等式，我们引入了一个标度过程来确定量子临界区的动态极化率，并举例说明了最佳Ni掺杂BaFe $_2$ As $_2$ [Y. Song \textit{et al.}，Phys.Rev.B92，180504（2015）]。我们的研究结果的整体物理的铁基超导体的影响进行了讨论。
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。
Evolution from $B_{2g}$ nematics to $B_{1g}$ nematics in heavily hole-doped iron-based superconductors
最近的实验报道了重空穴掺杂磷属元素化合物$A$ Fe $_{2}$ As $_{2}$的一种不寻常的双折射行为，其中碱金属$A$ = Rb，Cs.与母体$Ae$ Fe $_{2}$的$B_{2g}$有序相反，作为$_{2}$化合物（碱土金属$Ae$ = Sr，Ba），其特征在于不相等的最近邻Fe-Fe键，在空穴掺杂系统中，在$B_{1g}$通道中观察到有序，其特征在于不相等的次最近邻Fe-Fe（对角Fe-As-Fe）键。在这项工作中，使用密度泛函理论，我们属性的磁性基态沿系列$Ae_{1-x}A_{x}$ Fe $_{2}$作为$_{2}$的演变，从单条纹小$x$双条纹大$x$。我们的模拟使用约化的Stoner理论表明，Fe矩的波动是必不可少的双条配置的稳定性。我们提出，磁基态的性质的变化是负责的变化的对称性的残余的doppler命令，它支持。
