Single-crystal growth and extremely high H_c2 of 12442-type Fe-based superconductor KCa_2Fe_4As_4F_2
Teng Wang, Jianan Chu, Hua Jin, Jiaxin Feng, Lingling Wang, Yekai Song, Chi Zhang, Wei Li, Zhuojun Li, Tao Hu, Da Jiang, Wei Peng, Xiaosong Liu, Gang Mu
Millimeter sized single crystals of KCa_2Fe_4As_4F_2 were grown using a self-flux method. The chemical compositions and crystal structure were characterized carefully. Superconductivity with the critical transition T_c = 33.5 K was confirmed by both the resistivity and magnetic susceptibility measurements. Moreover, the upper critical field H_c2 was studied by the resistivity measurements under different magnetic fields. A rather steep increase for the in-plane H_c2^ab with cooling, dμ_0H_c2^a/dT|T_c = -50.9 T/K, was observed, indicating an extremely high upper critical field. Possible origins for this behavior were discussed. The findings in our work is a great promotion both for understanding the physical properties and applications of 12442-type Fe-based superconductors.
Nodal multigap superconductivity in KCa$_2$Fe$_4$As$_4$F$_2$
我们发现了新发现的铁基超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$（$T_c~=~33.36(7)$ ~K）具有线节点多能隙超导性的证据。横向场μ子自旋旋转（$μ$ SR）测量表明，超流密度的温度依赖性不具有完全带隙超导体的预期行为，这是由于在低温下缺乏饱和。此外，数据不能很好地拟合使用单波段模型或多波段$s$波模型，但很好地描述了两个间隙模型与线节点上的一个或两个间隙。同时，零场$μ$ SR的结果表明，在超导态的时间反演对称性破缺的缺乏，但建议的磁场涨落的存在。这些结果表明，在铁基超导体中实现节点超导性的不同途径。在这里的间隙结构急剧改变后，更换的间隔层之一，表明需要了解如何调整的配对状态的变化的不对称性之间的pnictogens位于两侧的Fe平面。
Single particle tunneling spectroscopy and superconducting gaps in layered iron based superconductor KCa$_{2}$Fe$_{4}$As$_{4}$F$_{2}$
我们对层状铁基超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$进行了扫描隧道显微镜/光谱研究，其临界温度约为33.5 K。在真空中切割样品后，通常观察到两种类型的终止表面。在一个常见的获得的表面上，我们观察到一个完整的间隙功能与能隙值接近4.6毫电子伏。这种类型的光谱在空间中显示出干净而均匀的全能隙，这表明该超导体中不存在能隙节点。准粒子干涉图案也被测量，这表明没有散射图案之间的孔和微小的电子口袋，而是带内散射图案被观察到可能是由于孔状的$α$口袋。从能量色散结果导出，该带的费米能量仅约为$24\pm6$ meV。同时，在某些谱线上，在$\pm2.2$ meV附近可以观察到杂质诱导的束缚态峰，且峰值似乎与磁场无关。在第二种类型的表面，这是很少得到的，完全带隙的功能仍然可以观察到的隧穿光谱，虽然多个间隙是从一个单一的频谱或单独的，和确定的相干峰的间隙值主要位于范围从4到8 meV。我们的结果清楚地表明了层状超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$中的多重无节点超导能隙性质，超流主要是由$Γ$点附近的类空穴费米面贡献的.这将启发我们进一步考虑M点附近的浅带和初带的影响，并有助于理解这种高度层状铁基超导体中的配对机制。
Observation of Two-dimensional Superconductivity in an Ultrathin Iron-Arsenic Superconductor
二维超导体为探索新的量子物理和高$T_c$超导性提供了重要的平台。二维铁砷超导体的本征超导性质由于超导样品制备的困难而至今仍不清楚。本文报道了铁砷超导体KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$的高质量单晶超导薄膜的制备和物理研究。对于厚度为2.6 $\sim$ 5 nm（1 $\sim$ 2个晶胞）的样品，观察到在30 K附近（起始点）的急剧超导转变。与块体材料相比，在面内场作用下，纳米晶样品具有较低的$T_c$、较宽的过渡区宽度和较宽的磁通液相区。此外，角相关的上临界场遵循Tinkham模型，证明了在KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$中的二维超导性。
Elastoresistance measurements on CaKFe$_4$As$_4$ and KCa$_2$Fe$_4$As$_4$F$_2$ with the Fe site of $C_{2v}$ symmetry
我们报告了（Ba $_{0.5}$ K $_{0.5}$）Fe $_2$ As $_2$、CaKFe $_4$ As $_4$和KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$的电阻和弹性电阻测量结果。第一个化合物的Fe位对称性为$D_{2d}$，而后两个化合物的Fe位对称性为$C_{2v}$，这提高了Fe $d_{xz}$和$d_{yz}$轨道的简并度。电阻和弹性电阻的温度依赖性在三种化合物之间是相似的。特别地，[110]弹性电阻随着温度的降低而增强，而与Fe位对称性无关。这似乎是在冲突与最近的拉曼散射研究CaKFe $_4$作为$_4$，这表明没有的波动。我们认为可能的和解方式，并建议目前的结果是重要的，在阐明铁基超导体的面内电阻率各向异性的起源。
Anisotropic physical properties and large critical current density in KCa${_2}$Fe${_4}$As${_4}$F${_2}$ single crystal
本文系统地研究了KCa ${_2}$ Fe ${_4}$ As ${_4}$ F ${_2}$单晶的电阻率、霍尔系数、磁光成像、磁化强度和STEM分析。尖锐的抗磁性转变和磁光成像显示单晶的均匀性和突出的豆状穿透的漩涡。电阻率的大的各向异性，其中${ρ_c / ρ_{ab}}$ > 100，和类磁阻${ρ_c}$表明电子态是准二维的。霍尔效应测量表明，KCa ${_2}$ Fe ${_4}$ As ${_4}$ F ${_2}$是一个以空穴为主载流子的多带体系.磁化强度测量结果表明，与其他铁基超导体相比，J $_c$显着更大，J $_c$值取决于磁场的方向。这些J $_c$特性的起源进行了讨论的基础上使用STEM显微结构观察。此外，在重离子辐照方面证明了在KCa ${_2}$ Fe ${_4}$ As ${_4}$ F ${_2}$中J $_c$的进一步增强以用于未来的应用。
Strong Pauli paramagnetic effect in the upper critical field of KCa$_2$Fe$_4$As$_4$F$_2$
近年来，12442系统铁基超导体由于其独特的双FeAs层结构而引起了人们的广泛关注。在KCa $_2$ Fe $_4$ As $_4$ F $_2$单晶中，在超导转变温度$T_c$附近，观察到面内上临界场随冷却而急剧增加.本文报道了在宽温度范围内对该材料上临界场的高场研究，测量了面外（$H\|c$，$H_{c2}^{c}$）和面内（$H\|ab$，$H_{c2}^{ab}$）方向。一个次线性的温度依赖性行为观察到的平面外$H_{c2}^{c}$，而强烈的凸曲率与冷却观察到的平面内$H_{c2}^{ab}$。这种行为不能用传统的Werthamer-Helfand-Hohenberg（WHH）模型来描述。基于WHH模型考虑自旋方面的数据分析揭示了大的Maki参数$α=9$，表明面内上临界场受到非常强的泡利顺磁效应的影响。
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。
Angularly Selective Enhanced Vortex Screening in Extremely Layered Superconductors with Tilted Columnar Defects
Low Temperatures Lab, Centro Atómico Bariloche, CNEA（低温实验室，巴里洛切原子中心，国家原子能委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, CONICET-CNEA, Nodo Bariloche（纳米科学与技术研究所，CONICET-CNEA，巴里洛切节点）；Instituto Balseiro, CNEA and Universidad Nacional de Cuyo（巴尔塞罗研究所，国家原子能委员会和库约国立大学）；Neutrons Beam National Lab, CNEA（中子束国家实验室，国家原子能委员会）；Vmnetic SAS；Laboratoire des Solides Irradiés, CEA/DRF/IRAMIS, École Polytechnique, CNRS, Institut Polytechnique de Paris（辐照固体实验室，CEA/DRF/IRAMIS，巴黎综合理工学院，CNRS，巴黎理工学院）
Extremely high upper critical field in BiCh$_2$-based (Ch: S and Se) layered superconductor LaO$_{0.5}$F$_{0.5}$BiS$_{2-x}$Se$_x$ ($x$ = 0.22 and 0.69)
具有局部反演对称性破缺的中心对称化合物具有非常有趣和迷人的物理性质。在这项研究中，我们专注于BiCh $_2$为基础的（Ch：S，Se）层状超导体，作为一个系统的局部反转不对称性，因为自旋极化的基础上的Rashba-Dresselhaus型自旋轨道耦合已被观察到在中心对称的BiCh $_2$为基础的LaOBiS $_2$系统，而BiCh $_2$层缺乏局部反转对称性。本文中，我们报告了在基于BiCh $_2$的系统LaO $_{0.5}$ F $_{0.5}$ BiS $_{2-x}$ Se $_x$（$x$ = 0.22和0.69）中存在极高的面内上临界场。超导态在55 T以下的外加磁场中并没有被完全抑制。因此，我们认为局域反演对称破缺及其层状结构增强了面内上临界场。我们的研究将为发现具有高上临界场的超导体开辟一条新的途径。
Exotic vortex states at high magnetic fields in a quasi-two-dimensional FeSe-based superconductor
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（合肥微尺度物质科学国家研究中心，中国科学技术大学）；Anhui Province Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（极端条件物理安徽省重点实验室，中国科学院强磁场科学中心）；Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理系）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；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）
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。
Cost Projections for High Temperature Superconductors
通常认为，为了使高温超导体（HTS）在电力应用中具有成本竞争力，对于在77 K下的操作，导线将必须以大约$10 per kiloampere meter ($ 10/kAm的价格出售（例如，NbTi的成本约为$1/kAm and Nb3Sn around $ 8，每个为4.2 K）。考虑到已经知道的关于Pb稳定的Bi-2223（BSCCO）的临界电流性能，对于通过氧化物粉末管（OPIT）技术生产的银护套BSCCO，该成本目标可能极难实际实现。在本文中，我们研究了组件材料的成本，增加了劳动力和相关成本的合理估计，并得出了可能的成本/性能（C/P）数字。我们还估计了一个工厂的资本成本，以生产高温超导导体的特定涂层导体的方法，并计算必要的生产，输出和性能参数所需的制造10公里/年的电线和其相关的C/P。我们的结果表明，客户看到的实际C/P将在未来一段时间内保持在这个10美元/kAm的目标。
