CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$）$_{4}$ As $_{4}$自旋涡旋晶体磁序的涨落演化
Evolution of nematic fluctuations in CaK(Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_{4}$As$_{4}$ with spin-vortex crystal magnetic order
Anna E. Böhmer, Fei Chen, William R. Meier, Mingyu Xu, Gil Drachuck, Michael Merz, Paul W. Wiecki, Sergey L. Bud'ko, Vladislav Borisov, Roser Valentí, Morten H.… 展开作者
Anna E. Böhmer, Fei Chen, William R. Meier, Mingyu Xu, Gil Drachuck, Michael Merz, Paul W. Wiecki, Sergey L. Bud'ko, Vladislav Borisov, Roser Valentí, Morten H. Christensen, Rafael M. Fernandes, Christoph Meingast, Paul C. Canfield
CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$）$_{4}$ As $_{4}$超导体类似于原型122型铁基材料，但具有明显较低对称性的晶体结构。这个家族拥有所谓的自旋涡旋晶体磁序的少数例子之一，这是一种保持四轴对称的非共线磁配置，与122型系统常见的正交共线条纹型磁配置形成对比。因此，在它的相图中完全不存在π阶。为了研究在这种情况下的电子涨落的演变，我们提出了弹性电阻和弹性模量测量CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$）$_{4}$作为$_{4}$（$x = 0-0.05$）结合唯象模型和密度泛函理论。我们发现明确的实验签名相当大的波动，包括软化的杨氏模量$Y_{[110]}$和居里-外斯型发散的B2 g弹性电阻系数在CaK（Fe $_{0.951}$ Ni $_{0.049}$）$_4$作为$_4$。总的来说，这个系列中的电子涨落与空穴掺杂的Ba $_{1-x}$ K $_x$ Fe $_2$ As $_2$系列具有很强的相似性，包括替代引起的符号变化。我们的理论分析解决了1144型结构的特定晶体对称性在确定其磁基态和磁涨落上的影响。
英文摘要：
The CaK(Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_{4}$As$_{4}$ superconductors resemble the archetypal 122-type iron-based materials but have a crystal structure with distinctly lower symmetry. This family hosts one of the few examples of the so-called spin-vortex crystal magnetic order, a non-collinear magnetic configuration that preserves tetragonal symmetry, in contrast to the orthorhombic collinear stripe-type magnetic configuration common to the 122-type systems. Thus, nematic order is completely absent from its phase diagram. To investigate the evolution of nematic fluctuations in such a case, we present elastoresistance and elastic modulus measurements in CaK(Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_{4}$As$_{4}$ ($x = 0-0.05$) combined with phenomenological modeling and density functional theory. We find clear experimental signatures of considerable nematic fluctuations, including softening of the Young's modulus $Y_{[110]}$ and a Curie-Weiss type divergence of the B2g elastoresistance coefficient in CaK(Fe$_{0.951}$Ni$_{0.049}$)$_4$As$_4$. Overall, nematic fluctuations within this series bear strong similarities to the hole-doped Ba$_{1-x}$K$_x$Fe$_2$As$_2$ series, including a substitution-induced sign change. Our theoretical analysis addresses the effect of the specific crystal symmetry of the 1144-type structure in determining its magnetic ground state and on the nematic fluctuations.
Comparative study of vortex dynamics in CaKFe4As4 and Ba0.6K0.4Fe2As2 single crystals
本文研究了两种典型的空穴掺杂铁基超导体CaKFe $_4$ As $_4$（CaK 1144）和Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Fe $_2$ As $_2$（BaK 122）中的涡旋动力学。发现BaK 122的磁滞回线在较宽的温度范围内具有明显的第二峰效应，而CaK 1144的磁滞回线则不存在第二峰效应。然而，在CaK 1144中观察到临界电流密度与温度的第二峰值效应，然而在BaK 122中不存在该效应。BaK 122和CaK 1144中第二峰效应的不同表现可能暗示了不同体系中涡旋钉扎的不同起源。磁化强度和它的松弛也被测量通过使用动态和传统的松弛方法为两个系统。通过对两种不同体系的分析和比较，发现BaK 122体系的涡旋钉扎更强，临界电流密度更高。发现Maley方法可以用于BaK_（122）体系，从而可以在较宽的温度范围内利用随时间变化的磁化强度来确定活化能，但这不适用于CaK_（1144）体系。最后，我们提出了不同的制度与不同的涡动力学的场-温度图为两个系统。
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.
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。
Influence of the multiband sign changing superconductivity on the vortex cores and on vortex pinning in the new stoichiometric high Tc CaKFe4As4
用扫描隧道显微镜（STM）研究了CaKFe $_4$ As $_4$单晶的超导态密度和涡旋晶格。该材料具有$T_c= 35\,$ K的临界温度，这是化学计量的铁基超导体（FeBSC）中最高的温度之一，并且与在其他FeBSC中发现的接近最佳掺杂的$T_c$相当。利用准粒子干涉，我们确定了在带中心周围的空穴片，并发现在这些片中有两个超导能隙。散射中心是一种小的缺陷，可以局限在表面形貌中，只产生准粒子干涉，而不会抑制超导序参量。这表明，符号反转不是在空穴带内，而是在空穴和电子带之间。涡核束缚态显示出电子-空穴非对称束缚态，这是由于空穴能带之一的顶部接近费米能级$E_F$。这使得CaKFe $_4$ As $_4$处于与FeSe或相关材料类似的情况，其超导能隙$Δ$仅比$E_F$小几倍。另一方面，我们还确定了超导序参量的强抑制的位置。它们的尺寸是涡核尺寸的数量级，并且涡被钉扎在这些位置，导致无序的涡晶格。
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。
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。
Direct observation of vortex liquid droplets in the iron pnictide superconductor CaKAs$_4$Fe$_4$ at $0.5T$_c$
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；Ames National Laboratory, Iowa State University（爱荷华州立大学艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Universidad de Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学）
受$M_x$ Bi $_2$ Se $_3$超导电性的启发，我们用Ginzburg-Landau理论研究了超导体中的拓扑激发.低场下的孤立激发要么是扭曲的相涡旋，要么是紧束缚的半量子涡旋对。接近上临界场$H_{c2}$，涡晶格被证明是总是六边形的极端II型极限。由于涡旋晶格态的不同对称性，当外场从$H_{c2}$降低时，至少会发生两个相变。
时间反演（TR）不变拓扑超导体的特征在于边界上和TR不变涡旋的核心中的Kramers对Majorana零能模。保持TR对称性的涡旋缺陷仍然主要是理论上的兴趣，因为通常需要施加明确破坏TR的磁场来在超导体中产生涡旋。在这项工作中，我们表明，一个奇宇称拓扑超导体与一个π配对序参量可以主机π涡旋，保持TR对称性和绑定的马约拉纳Kramers对。最近的实验表明，这种超导体可以在金属掺杂的Bi $_2$ Se $_3$中实现。本文给出了连续涡旋中零模的解析解。在晶格中，晶体的各向异性可以将双组分序参量钉扎在高对称性方向上。我们发现，一个离散的涡，形成时，三个涡域满足，也支持TR对马约拉纳模式。最后，我们讨论了可能的实验来探测零模式。
Pressure-temperature phase diagrams of CaK(Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_4$As$_4$ superconductors
本文报道了CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$）$_4$的磁性和超导转变以及超导上临界场的压力依赖性。测量了两种取代度（$x=0.033, 0.050$）的单晶在静压力高达5.12 GPa和磁场高达9 T下的电阻。我们的研究结果表明，对于这两种组合物，磁转变温度，$T_\textrm{N}$，施加压力时被抑制，超导转变温度$T_\textrm{c}$的压力，以及抑制，除了在压力区域的$T_\textrm{N}$和$T_\textrm{c}$交叉的$x=0.050$。此外，与$T_\textrm{N}$和$T_\textrm{c}$线交叉相关的压力也与超导上临界场的归一化斜率中的最小值相一致，这与可能的费米面重构与磁有序的损失相一致。最后，在$p \sim$ 4 GPa下，两种Ni取代的CaK（Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$）$_4$ As $_4$样品可能经历半塌缩四氢（hcT）相变，类似于母体化合物CaKFe $_4$ As $_4$。
Unconventional mixed state in the nematic superconductor LiFeAs
CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）；Division of Mathematics, University of Dundee（邓迪大学数学系）；Maxwell Institute, University of Edinburgh（爱丁堡大学麦克斯韦研究所）；School of Mathematics, University of Leeds（利兹大学数学学院）；Leibniz-Institute for Solid State and Materials Research, IFW-Dresden（德累斯顿IFW莱布尼茨固体与材料研究所）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences CNM（瑞士保罗谢尔研究所中子与缪子科学中心）；Laboratorium für Festkörperphysik, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院凝聚态物理实验室）
Pressure-induced coevolution of transport properties and lattice stability in CaK(Fe1-xNix)4As4 (x= 0.04 and 0) superconductors with and without spin-vortex crystal state
本文通过高压输运和同步辐射 X 射线衍射测量，研究了 CaK(Fe1-xNix)4As4 超导体中压力诱导的输运性质与晶格稳定性协同演化，确定了三个临界压力并揭示了 Fe-As 键对稳定超导的重要作用。
