本文报道了一种新的层状四元化合物CsMn $_4$ As $_3$(结构:KCu $_4$ S $_3$ -型,空间群:$P4/mmm$,No.123和$Z = 2$)的合成和性质.该材料是一种小带隙半导体,并表现出与Mn自旋相关的反铁磁基态。该化合物在150(5)K处表现出明显的磁矩倾斜事件,倾斜角为$\approx 0.3^{\circ}$。虽然,这种新化合物的磁特性的一些特征在性质上类似于相关的BaMn $_2$作为$_2$,但这两种材料的基本Mn亚晶格是完全不同的。虽然BaMn $_2$作为$_2$中的Mn正方晶格层沿着$c$方向以层间距离$d_{\rm L\,Ba} = 6.7341(4)$ Ang等间距分布,Mn亚晶格在CsMn $_4$ As $_3$中形成双层,其中层间距离在双层$d_{\rm L\,Cs} = 3.1661(6)$ Ang内。和两个相邻双层之间的距离$d_{\rm B} = 7.290(6)$ Ang.与BaMn $_2$ As $_2$和其他相关的122种化合物(包括众所周知的铁砷化物超导体母体化合物BaFe $_2$ As $_2$)相比,Mn亚晶格中的这种差异必然会显着改变J1-J2-Jc模型中$J_{1}$、$J_{2}$和$J_{c}$交换相互作用之间的能量平衡。由于其过渡金属亚晶格的新颖性,这种与铁基超导体相关的四方晶系材料家族的新成员为寻找新的超导相以及其他激发相关电子性质的掺杂和压力研究带来了前景。
英文摘要:
We report the synthesis and properties of a new layered tetragonal ternary compound CsMn$_4$As$_3$ (structure: KCu$_4$S$_3$-type, space group: $P4/mmm$, No. 123 and $Z = 2$). The material is a small band-gap semiconductor and exhibits an antiferromagnetic ground state associated with Mn spins. The compound exhibits a signature of a distinct magnetic moment canting event at 150(5)~K with a canting angle of $\approx 0.3^{\circ}$. Although, some features of the magnetic characteristics of this new compound are qualitatively similar to those of the related BaMn$_2$As$_2$, the underlying Mn sublattices of the two materials are quite different. While the Mn square-lattice layers in BaMn$_2$As$_2$ are equally spaced along the $c$-direction with the interlayer distance $d_{\rm L\,Ba} = 6.7341(4)$ Ang., the Mn sublattice forms bilayers in CsMn$_4$As$_3$ with the interlayer distance within a bilayer $d_{\rm L\,Cs} = 3.1661(6)$ Ang. and the distance between the two adjacent bilayers $d_{\rm B} = 7.290(6)$ Ang. This difference in the Mn sublattice is bound to significantly alter the energy balance between the $J_{1}$, $J_{2}$ and $J_{c}$ exchange interactions within the J1-J2-Jc model compared to that in BaMn$_2$As$_2$ and the other related 122 compounds including the well-known iron-arsenide superconductor parent compound BaFe$_2$As$_2$. Owing to the novelty of its transition metal sublattice, this new addition to the family of tetragonal materials related to the iron-based superconductors brings prospects for doping and pressure studies in the search of new superconducting phases as well as other exciting correlated-electron properties.
Microscopic origin of pressure-induced phase transitions in iron-pnictide $AFe_2As_2$ superconductors: an {ab initio} molecular-dynamics study
用{ \it ab initio}分子动力学方法研究了加压下$A$ Fe $_2$ As $_2$($A$ =Ca,Sr,Ba)的电子和晶格结构.我们发现,结构相变(正交到四面体对称性)总是伴随着一个磁相变在所有的化合物,而过渡的性质是不同的三个系统。计算结果解释了CaFe $_2$ As $_2$中存在塌缩的四方相,而BaFe $_2$ As $_2$中不存在塌缩的四方相的原因.我们认为,费米面嵌套功能的变化主导的相变压力下,而不是自旋挫折或近藤的情况。超导电性的后果进行了讨论。
Nearly ferromagnetic metal state in the collapsed tetragonal phase of YFe$_2$(Ge,Si)$_2$
KFe $_2$ As $_2$在高压下的超导临界温度提高了三倍,这一令人惊讶的发现提出了一个有趣的问题,即在铁基超导体的塌缩的四方相中的超导性与在非塌缩相中的超导性有何不同。在这里,我们报告$^{89}$ Y核磁共振研究的YFe $_2$ Ge $_{x}$ Si $_{2-x}$化合物的电子结构是类似的铁磷族元素化物崩溃的四方相已经在环境压力下。Fe(Ge,Si)层显示出强烈的铁磁自旋波动,而层是反铁磁耦合的-这两个定位研究的家庭接近量子临界点。其次,局域化的时刻归因于Fe的间隙或反位缺陷可以解释磁性杂质对断裂效应,从而解释了不同的YFe $_2$ Ge $_2$样品之间的超导性的实质性变化。
Interplay between tetragonal magnetic order, stripe magnetism, and superconductivity in iron-based materials
受Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$ {[} A. e. Böhmer \textit{et al},待发表{]},我们分析了掺杂铁磷属元素化物中自旋密度波(SDW)有序的类型和超导转变温度$T_{c}$在与SDW磁性共存相中的不连续性。通过跟踪磁跃迁线$T_{N}(x)$走向最佳掺杂的巡回费米子模型,我们发现了一个序列的过渡从条纹正交($C_{2}$)SDW秩序的四($C_{4}$)秩序,然后回到$C_{2}$秩序。我们认为,超导$T_{c}$有两个不连续性-它跳到一个较小的值时,进入共存区的$C_{4}$磁相,然后跳到一个较大的值内的SDW状态时,它越过之间的边界$C_{4}$和$C_{2}$ SDW订单。与实验相图的完全协议提供了一个强有力的指示,巡回的方法是足够的弱/中度掺杂的铁磷属元素化物的物理描述。
Critical Quadrupole Fluctuations and Collective Modes in Iron Pnictide Superconductors
铁pnictides的多频带性质引起了丰富的温度掺杂相图的竞争订单和过多的集体现象。在低掺杂下,四方晶系到正交晶系的结构转变紧随其后的是自旋密度波转变,两者都非常接近超导相。一个关键的问题是高$T_c$超导性的本质及其与轨道有序和磁性的关系。本文利用偏振分辨拉曼光谱研究了NaFe $_{1-x}$ Co $_{x}$ As超导体。拉曼极化率显示在整个相图中的非对称电荷波动的临界增强,这是在温度$θ(\mbox{x})$下$d$波Pomeranchuk不稳定性的前体。的电荷波动解释在四极轨道间的激发,其中的电子和空穴费米面呼吸的相位。在$T_c$以下,临界涨落获得相干性,并经历一种变形,成为一种相干的、具有非凡强度的inap模式。
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。
Doping dependence of the lattice dynamics in Ba(Fe$_{1-x}$Co$_x$)$_2$As$_2$ studied by Raman spectroscopy
本文报道了铁磷族化合物超导体Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $x$单晶的拉曼散射光谱。冷却时,通过四方到正交晶系的过渡,我们观察到一个大的分裂的E $_g$平面声子模式涉及Fe和As位移。面内声子的分裂在过渡强烈减少掺杂后,消失的$x=0.06$定性以下的Fe磁矩所显示的趋势。分裂的起源进行了讨论,在铁pnictide系统固有的磁挫折,我们认为,这种增强分裂可能与强自旋-声子耦合。
Synthesis, Structure and Properties of Tetragonal Sr2M3As2O2 (M3 = Mn3, Mn2Cu and MnZn2) Compounds Containing Alternating CuO2-Type and FeAs-Type Layers
Impact of the first order antiferromagnetic phase transition on the paramagnetic spin excitations and nematic phase of SrFe$_2$As$_2$
理解铁磷属元素化物超导体中电子相变的性质对于阐明其对高温超导性的影响是重要的。在这里,我们使用传输和非弹性中子散射研究自旋激发和平面电阻率各向异性在单轴压力退孪晶BaFe $_2$ As $_2$和SrFe $_2$ As $_2$,铁磷属元素化物超导体的母体化合物。BaFe $_2$ As $_2$在低于$T_s > T_N\approx 138$ K时表现出弱的一级四方到正交结构和反铁磁(AF)相变,而SrFe $_2$ As $_2$在低于$T_s= T_N\approx 210$ K时具有强耦合的一级结构和AF相变。我们发现,直接签名的SrFe $_2$作为$_2$相比,BaFe $_2$作为$_2$的情况下,持续到较低的温度以上的相变。我们的研究结果支持的结论是,在SrFe $_2$ As $_2$的磁转变的强烈的一阶性质削弱了系统中的磁相变和电阻率各向异性。
Neutron-scattering measurements of the spin excitations in LaFeAsO and Ba(Fe$_{0.953}$Co$_{0.047}$)$_{2}$As$_{2}$: Evidence for a sharp enhancement of spin fluctuations by nematic order
用中子非弹性散射方法研究了LaFeAsO和Ba(Fe $_{0.953}$ Co $_{0.047}$)$_{2}$ As $_{2}$的电子有序度对磁谱的影响.这些材料是研究顺磁-顺磁有序态的理想材料,因为在$T_{\rm S}$的四方晶到正交晶转变所指示的顺磁有序,远高于在$T_{\rm N}$的条纹反铁磁有序。我们发现,随温度变化的动态磁化率在$T_{\rm S}$处出现异常,随后自旋-自旋关联长度急剧增加,表明低能磁谱上存在强烈的π阶反馈效应.我们的研究结果可以一致地描述一个模型,属性的结构/反铁磁过渡到磁波动,并揭示了反铁磁秩序中发挥的关键作用,促进长距离条纹反铁磁秩序的铁磷属元素。