We comparatively investigated the transport properties for S- and Te-substituted FeSe thin films under magnetic fields to clarify the origin of the contrasting behavior of the superconducting transition temperature in S and Te substitution. A classical two carrier analysis revealed that the carrier densities of the films increased with increasing Te content, while no significant change was observed for the S-substitution. This composition dependence of the carrier density well corresponds to the $T_{\mathrm c}$ behavior. The clear correlation between $T_{\mathrm c}$ and the carrier densities suggests that the structural transition affects the electronic structure in a different manner between Fe(Se,S) and Fe(Se,Te) and that this fact is the direct cause of the difference in the $T_{\mathrm c}$ behaviors at the end point of the structural transition.
Growth of superconducting epitaxial films of sulfur substituted FeSe via pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积法成功地生长了含$x \leq 0.43$的FeSe $_{1-x}$ S $_x$外延薄膜。随着S含量的增加,超导转变温度$T_{\mathrm s}$系统地降低,并且超导转变温度$T_{\mathrm c}$显示出逐渐降低,即使当$x$超过超导终点(NEP)时,类似于体样品。对于具有大$x$的膜,在$ρ$-$T$曲线中观察到新的扭结异常,这可能是由于磁性转变。FeSe $_{1-x}$ S $_x$薄膜的相图与FeSe $_{1-y}$ Te $_y$薄膜的相图相反,其显示在NEP处$T_{\mathrm c}$快速增加。结果表明,在FeSe体系中,超导电性与超有序度之间的关系并不普遍,这表明在这些材料中,超导电性与超有序度之间的关系并不是主要的.
Fate of $yz$/$zx$ orbital degeneracy and $xy$ Fermi surface in Ru substituted FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$
利用角分辨光电子能谱(ARPES)研究了Ru取代对FeSe $_{1-x}$ Te $_x$多带电子结构的影响. ARPES的结果显示出抑制的$xy$费米面和附近的带边界的光谱展宽,这可能与引入的Ru替代晶格无序。Fe 3 $d$ $yz$ / $zx$带在带中心处的简并性在Fe Se $_{1-x}$ Te $_x$中被破坏,随着Ru的取代部分恢复,表明电子态和非电子态共存.
Dome of magnetic order inside the nematic phase of sulfur-substituted FeSe under pressure
研究了硫取代Fe(Se $_{1-x}$ S $_{x}$)的结构、磁性和超导转变以及超导上临界场的压力依赖性。电阻测量进行单晶体上的三个取代水平($x$ =0.043,0.096,0.12)下的静水压力高达1.8 GPa和磁场高达9 T,并与纯FeSe的数据进行比较。我们的结果说明了化学和物理压力对Fe(Se $_{1-x}$ S $_{x}$)的影响。随着硫含量的增加,低压区的磁有序被强烈抑制到相图中的一个小的圆顶状区域。然而,$T_s$是少得多的抑制硫取代和$T_c$的Fe(Se $_{1-x}$ S $_{x}$)表现出类似的非单调压力依赖性与局部最大值和局部最小值存在于低压范围内的所有$x$。$T_c$中的局部最大值与$T_c$上方磁序的出现相一致。在这个压力下,上临界场的斜率突然减小。$T_c$的最小值与由$T_c$归一化的上临界场斜率的宽最大值相关。
Nonmonotonic Evolution of the Superconducting Transition Temperature and Robust Multigap Extended s-wave + s-wave Pairing in Zn-Substituted FeSe Single Crystals
Department of Applied Physics, Anhui Medical University(安徽医科大学应用物理系);Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心);Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Lab(劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部);Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校材料科学与工程系);Engineering Technology Research Center of Magnetic Materials, School of Physics & Materials Science, Anhui University(安徽大学物理与材料科学学院磁性材料工程技术研究中心);Anhui Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽省低能量子材料与器件重点实验室);Materials Characterization and Preparation Facility, The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)(香港科技大学(广州)材料表征与制备平台);Advanced Materials Thrust, Function Hub, The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)(香港科技大学(广州)功能枢纽先进材料领域);Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau(澳门大学应用物理学与材料工程研究所);Department of Chemistry, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学化学系)
Highly mobile carriers in orthorhombic phases of iron-based superconductors FeSe${}_{1-x}$S${}_{x}$
测量了FeSe ${}_{1-x}$ S ${}_{x}$(x= 0.04,0.09和0.19)单晶的纵向电阻率和霍尔电阻率随磁场和温度的变化关系。样品FeSe ${}_{0.81}$ S ${}_{0.19}$没有表现出向正交相的转变,并且在低温下表现出与正交样品完全不同的输运性质。FeSe ${}_{0.81}$ S ${}_{0.19}$的行为可以用简单的两带模型很好地描述,空穴和电子迁移率的值相当。特别是在低温下,横向电阻表现出线性场依赖性,磁阻遵循二次场依赖性,并遵守科勒规则。相反,科勒规则强烈违反样品具有正交低温结构。而正交样品的输运性质可以用三带模型来描述,该模型中的空穴带和电子带几乎与四元样品的空穴带和电子带等价,并辅以载流子数小两个数量级的高迁移率电子带。因此,正交Fe(SeS)样品的低温输运性质的特殊性,可能与许多其他正交铁超导体一样,是由于存在少量的高流动性载流子,这些载流子来自费米表面的局部区域,大概是在范霍夫奇点附近。
Positive and negative chemical pressure effects investigated in electron-doped FeSe films with an electric-double-layer structure
通过在LaAlO $_3$衬底上制备FeSe单晶薄膜,研究了电子掺杂FeSe中的化学压力效应。我们的方法使电子掺杂的FeSe的运输测量。通过施加5V的栅极电压进行电子掺杂增加了具有$0 \leq x \leq 0.4$和$0 \leq y \leq 0.25$的FeSe $_{1-x}$ Te $_x$和FeSe $_{1-y}$ S $_y$膜的$T_{\mathrm c}$,而e掺杂的$x=0.5$膜显示出比未掺杂的膜更低的$T_{\mathrm c}$。正压力和化学压力均抑制e掺杂FeSe的$T_{\mathrm c}$。所得到的超导相图在掺杂的样品是相当不同的,在未掺杂的样品。这可能表明未掺杂和e掺杂系统之间的超导机制是不同的。或者,这可能是解释的情况下,在电子掺杂的样品中的电子顺序。
Electric Transport of a Single Crystal Iron Chalcogenide FeSe Superconductor: Evidence of Symmetry Breakdown Nematicity and Additional Ultrafast Dirac cone-Like Carriers
在FeAs超导体中普遍观察到SDW反铁磁(SDW-AF)低温相变,AF自旋涨落对超导配对机制起着重要作用.然而,在FeSe超导体中没有观察到类似的磁相变,这引起了相当多的讨论。我们报告的内在电子状态的铁硒阐明运输测量下磁场使用高品质的单晶。一个迁移率谱分析,从头算方法,不作假设的多载流子系统中的输运参数,提供了非常重要和明确的证据,另一个隐藏的顺序,最有可能的对称性破缺从四碳C4对称性的C2对称向列性与选择性d-轨道分裂,存在于超导FeSe的情况下以外的AF磁序自旋涨落。FeSe中的本征低温相处于几乎补偿的半金属态,但另外伴随有狄拉克锥状超快电子$\sim$ 10 $^4$ cm $^2$(VS)$^{-1}$作为少数载流子。
Thickness dependence of superconductivity and superconductor-insulator transition in ultrathin FeSe films on SrTiO3(001) substrate
SrTiO 3(001)(STO)衬底上单胞FeSe薄膜的界面增强高温超导性是近年来凝聚态物理和材料科学研究的热点。本文利用非原位输运测量方法研究了STO衬底上不同厚度的FeSe超薄膜的超导电性。我们发现,开始超导转变温度(Tc)随FeSe薄膜厚度的增加而降低,这是在传统的超导薄膜中通常观察到的行为相反。通过对5 μ C FeSe薄膜的系统后退火,我们观察到了绝缘体到超导体的转变,根据相应的霍尔测量,在低温下伴随着占主导地位的载流子从空穴到电子的符号变化。
Dependence of carrier doping on the impurity potential in transition-metal-substituted FeAs-based superconductors
为了研究类刚性带电子掺杂在何种程度上适用于过渡金属取代的铁基超导体,我们对Ba(Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$)$_2$ As $_2$(Ni-122)和Ba(Fe $_{1-x}$ Cu $_{x}$)$_2$ As $_2$(Cu-122),并将结果与Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$(Co-122)进行比较。结果表明,Ni 3 $\it{d}$衍生的特征形成于Fe 3 $\it{d}$能带之下,而Cu 3 $\it{d}$衍生的特征形成于更低的能带之下,电子和空穴费米面(FS)体积分别随取代量的增加和减少而增加,与刚性能带模型定性一致.然而,从FS体积(总电子FS体积减去总空穴FS体积)估计的总额外电子数被发现减少从Co-,Ni-,Cu-122为一个固定的标称额外电子数,也就是说,参与形成FS的电子数随着杂质电位的增加而减少。我们发现N $\acute{\rm{e}}$ el温度$T_{\rm{N}}$和临界温度$T_{\it{c}}$最大值是由FS体积决定的,而不是由名义额外电子浓度或取代原子浓度决定的。
Exotic Superconducting States in FeSe-based Materials
高温超导性和FeSe基材料中发现的各种奇异超导态在过去十年中一直处于凝聚态物理研究的前沿。多带电子结构、强烈的轨道依赖现象、极小的费米能、电子向列性和拓扑学等方面的独特性质产生了许多独特而迷人的超导态。在这里,我们提供了一个概述,我们目前的理解{ \it散装} FeSe基材料的超导性,专注于FeSe和等价取代的FeSe $_{1-x}$ S $_{x}$和FeSe $_{1-x}$ Te $_{x}$。我们讨论了FeSe的高度非平凡的超导性质,包括极端的各向异性配对态,从BCS到玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)态的交叉现象,一种新的场诱导超导相,以及时间反转对称性破缺。我们还讨论了硫和碲掺杂的超导能隙函数的演化,特别注意量子临界涨落和拓扑超导电性的影响。FeSe基材料为研究各种奇异的超导态提供了一个很好的平台。
Unusual band splitting and superconducting gap evolution with sulfur substitution in FeSe
对FeSe $_{1-x}$ S $_x$(x= 0,0.04和0.08)超导体进行了高分辨率角分辨光电发射测量。与0.4毫电子伏,不寻常的两个空穴带附近的布里渊区中心,这可能是额外的对称性破缺的结果,在所有的硫取代的样品中的能量分辨率被确定。此外,在这两个空穴带的高度各向异性超导间隙的分辨率有限的节点被证明。我们发现,外空穴带上较大的超导能隙线性地减小到超导转变温度,而内空穴带上的能隙几乎与S替代无关。我们的观察强烈表明,超导能隙增加增强向列性,虽然超导转变温度不仅取决于对强度,在FeSe家庭的理论表现出强大的约束。
Evolution of band structure from optimally doped to heavily overdoped Co-substituted NaFeAs
用角分辨光电子能谱研究了NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As从最佳掺杂超导化合物($x=0.028$)到重过掺杂非超导化合物($x=0.109$)的电子结构。与“122”型铁磷属元素化合物的情况类似,我们的数据表明,在NaFe $_{1-x}$ Co $_x$ As中的Co掺杂提供了额外的载流子,并相应地移动了费米能级。在$x=0.109$化合物中,围绕带中心$Γ$的空穴状带移动到更深的结合能,而出现电子口袋。在整个掺杂范围内,我们研究的整体能带重整化基本上保持不变,这表明局部磁/电子相关性不受载流子掺杂的影响。我们推测,流动载流子的巡游特性和局域相互作用之间的平衡可能对超导性起着重要的作用。
Tuning electronic properties of FeSe$_{0.5}$Te$_{0.5}$ thin flakes by a novel field effect transistor
利用场效应晶体管(FET)结构和固体锂离子导体(SIC)作为栅介质,我们成功地调谐了FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$薄片中的载流子密度,并绘制了电子相图。结果表明,由SIC-FET控制的电子掺杂抑制了FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$的超导相,最终使其处于绝缘态。在选通过程中,XRD图谱中的(001)峰停留在相同的位置,没有新的衍射峰出现,表明没有明显的Li $^+$离子嵌入到FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$中。结果表明,在器件中,由于Li $^+$离子在FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$与固体离子导体界面处的积累,导致了FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$电子性质的系统变化.令人惊讶的是,这些发现与使用相同的SIC-FET在FeSe薄片中观察到的结果截然不同,其中$T_c$从8 K增强到大于40 K,然后系统进入绝缘相并伴有结构转变。
Superconductivity and Intercalation Statein the Lithium-Hexamethylenediamine-Intercalated Superconductor Li$_x$(C$_6$H$_{16}$N$_2$)$_y$Fe$_{2-z}$Se$_2$: Dependence on the Intercalation Temperature and Lithium Content
本文用X射线粉末衍射、热重和磁化率测量、改变嵌锂温度和嵌锂量等方法研究了锂-六亚甲基二胺(HMDA)嵌锂超导体Li $_x$(C $_6$ H $_{16}$ N $_2$)$_y$ Fe $_{2-z}$ Se $_2$的超导电性和嵌锂状态。Li和HMDA都已经稳定地共插层,直至$x$ = 2,大致以$x : y = 2 : 1$的摩尔比。在$T_i$ = 45 $^\circ$ C的情况下,发现Li和HMDA都在FeSe晶体边缘局部共插层,表明在45 $^\circ$ C时Li和HMDA都难以扩散到FeSe晶体内部。另一方面,在$T_i$ = 100 $^\circ$ C的情况下,已经发现Li和HMDA都扩散到FeSe晶体的内部,使得由于从Li掺杂到FeSe层中的电子载流子的增加,$T_c$倾向于随着$x$的增加而增加,从$x$ = 1时的约30 K增加到$x$ = 2时的38 K。