电子向列性经常在非常规超导体中发现,这表明它与电子配对有关。在强空穴掺杂的铁基超导体中,电子涨落的对称通道和强度,以及长程电子涨落有序的可能存在,仍然存在争议。在这里,我们解决这些问题,使用弹性应变下的运输测量。通过将应变响应分解到适当的对称通道中,我们证明了一个巨大的面内对称贡献的出现,与强电子相关性和这些相关性对应变的敏感性的增长相关。我们发现,在最佳掺杂存在减弱的残余物的波动,但没有改变的对称通道的波动与空穴掺杂。此外,我们没有发现在AFe $_2$ As $_2$(A = K,Rb,Cs)超导体中存在向列有序态的证据。这些结果修正了目前对空穴掺杂铁基超导体向列性的理解。
英文摘要:
Electronic nematicity is often found in unconventional superconductors, suggesting its relevance for electronic pairing. In the strongly hole-doped iron-based superconductors, the symmetry channel and strength of the nematic fluctuations, as well as the possible presence of long-range nematic order, remain controversial. Here, we address these questions using transport measurements under elastic strain. By decomposing the strain response into the appropriate symmetry channels, we demonstrate the emergence of a giant in-plane symmetric contribution, associated with the growth of both strong electronic correlations and the sensitivity of these correlations to strain. We find weakened remnants of the nematic fluctuations that are present at optimal doping, but no change in the symmetry channel of nematic fluctuations with hole doping. Furthermore, we find no evidence for a nematic-ordered state in the AFe$_2$As$_2$(A = K, Rb, Cs) superconductors. These results revise the current understanding of nematicity in hole-doped iron-based superconductors.
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。
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。
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。
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。
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。
Anomalous spectral weight transfer in the nematic state of iron-selenide superconductor
在铁基超导体中,向列相与高温超导性密切相关。它的机制与超导的配对机制密切相关,但仍存在争议。因此,对电子态如何在双相中重建的全面表征至关重要。然而,大多数实验只关注带色散的重建。电子态的另一个重要特征--谱权至今还没有得到详细的研究。本文利用角分辨光电子能谱和原位去孪晶技术研究了FeSe $_{0.9}$ S $_{0.1}$的电子转移过程。在布里渊区拐角处有两个相互垂直重叠的椭圆形电子袋。我们发现,在冷却时,一个电子口袋失去光谱重量和消失,而另一个电子口袋获得光谱重量和变得明显。结果表明,电子态的对称性破缺不仅表现为各向异性的能带色散,还表现为谱权的带选择性调制。我们的观察完成了我们对电子态的理解,并对理论模型提出了强有力的约束。它进一步为理解铁硒化物超导体的能隙各向异性和轨道选择配对提供了重要线索。
Nematic correlation length in iron-based superconductors probed by inelastic x-ray scattering
向列性普遍存在于高$T_c$超导体的电子相中,特别是在Fe基体系中。我们使用非弹性X射线散射提取的温度依赖的温度相关长度$ξ$从FeSe,欠掺杂Ba(Fe $_{0.97}$ Co $_{0.03}$)$_2$作为$_2$和最佳掺杂Ba(Fe $_{0.94}$ Co $_{0.06}$)$_2$作为$_2$的声学声子模式的异常软化。在所有情况下,我们发现,$ξ$是很好地描述了一个幂律$(T-T_0)^{-1/2}$在很宽的温度范围内延伸。我们将这种平均场行为和扩展的波动机制归因于相当大的线弹性耦合,这可能对超导电性有害。
Thermopower as sensitive probe of electronic nematicity in iron pnictides
本文研究了EuFePDMATHABMM(As $_{1-x}$ P $_{x}$)$_2$退孪晶单晶的热电势和电阻率的面内各向异性。与电阻率各向异性相比,热电势各向异性在远高于结构和磁性相变的温度下更明显并且已经清晰可见。最显著的是,热电势各向异性在结构转变下方改变符号。这是与两个贡献的相互作用,由于各向异性散射和轨道极化,这在高温和低温下分别占主导地位。
Elastoresistivity of heavily hole doped 122 iron pnictides superconductors
重空穴掺杂的铁磷属元素化物超导体的向列性仍有争议。在RbFe $_2$ As $_2$及其姊妹化合物中,发现了相当大的磁涨落,甚至是远离磁不稳定性的磁级。本文报道了一系列等价掺杂和电子掺杂的KFe $_2$ As $_2$晶体的系统弹性电阻研究。我们发现所有晶体沿[110]方向冷却时的弹性电阻是发散的。弹性电阻率的振幅发散,如果K被替换为更大的离子,或者如果该系统被推向一个Lifshitz过渡。然而,我们得出结论,他们都不一定表明一个独立的临界点。相反,增加的向列性可以与另一种电子临界性相关联。特别是,我们提出了一种机制,如何弹性电阻率增强在Lifshitz过渡。
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
Field-induced nematic-like magnetic transition in an iron pnictide superconductor, Ca$_{10}$(Pt$_{3}$As$_{8}$)((Fe$_{1-x}$Pt$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$)$_{5}$
本文报道了用磁矩、隧道二极管振荡器技术和输运测量方法对Tc为10 K的近最佳掺杂铁磷族化合物超导体Ca $_{10}$(Pt $_{3}$ As $_{8}$)((Fe $_{1-x}$ Pt $_{x}$)$_{2}$ As $_{2}$)$_{5}$(x=0.078(6))在高达55 T的强磁场下的研究.我们确定的超导相图,揭示了各向异性的不可逆性场的一个因素,近Tc和签名的多带超导。出乎意料的是,当磁场垂直于ab平面施加时,我们在22 T下发现了类似自旋翻转的磁矩异常,当温度降低到0.33 K时,这种异常变得更加明显。由于我们的超导样品位于相图的反铁磁区域之外,所观察到的场致转矩转变表明自旋翻转转变不是长程有序矩,而是向列型反铁磁波动。