Mn基超导体是一种罕见的超导体,最近报道了在高压下的准一维KMn $_6$ Bi $_5$与[Mn $_6$ Bi $_5$ ]柱。本文报道了新发现的准一维NaMn $_6$ Bi $_5$单晶的合成、磁性、电阻率和比热容。与其它AMn $_6$ Bi $_5$(A = K,Rb,Cs)相比,NaMn $_6$ Bi $_5$具有更大的Bi-Bi键长,这可能导致了47.3 K和52.3 K的两个退耦反铁磁跃迁.相对较低的反铁磁转变温度使NaMn $_6$ Bi $_5$成为探索Mn基超导体的更合适平台。在低温下观察到各向异性电阻率和非费米液体行为。热容测量表明,NaMn $_6$ Bi $_5$具有与AMn $_6$ Bi $_5$(A = K和Rb)相似的德拜温度,而索末菲系数却异常大。利用第一性原理计算,与AMn $_6$ Bi $_5$(A = K,Rb,and Cs)化合物相比,NaMn $_6$ Bi $_5$具有非常不同的态密度,并在费米能级附近有不寻常的增强.
英文摘要:
Mn-based superconductor is rare and recently reported in quasi-one-dimensional KMn$_6$Bi$_5$ with [Mn$_6$Bi$_5$]-columns under high pressure. Here we report the synthesis, magnetic properties, electrical resistivity, and specific heat capacity of the newly-discovered quasi-one-dimensional NaMn$_6$Bi$_5$ single crystal. Compared with other AMn$_6$Bi$_5$ (A = K, Rb, and Cs), NaMn$_6$Bi$_5$ has larger intra-column Bi-Bi bond length, which may result in the two decoupled antiferromagnetic transitions at 47.3 K and 52.3 K. The relatively lower antiferromagnetic transition temperatures make NaMn$_6$Bi$_5$ a more suitable platform to explore Mn-based superconductors. Anisotropic resistivity and non-Fermi liquid behavior at low temperature are observed. Heat capacity measurement reveals that NaMn$_6$Bi$_5$ has similar Debye temperature with those of AMn$_6$Bi$_5$ (A = K and Rb), whereas the Sommerfeld coefficient is unusually large. Using first-principles calculations, the quite different density of states and an unusual enhancement near the Fermi level are observed for NaMn$_6$Bi$_5$, when compared with those of other AMn$_6$Bi$_5$ (A = K, Rb, and Cs) compounds.
Iron-based layered superconductor LaO$_{1-x}$F$_x$FeAs: an antiferromagnetic semimetal
本文采用第一性原理密度泛函理论研究了新发现的超导化合物LaO $_{1-x}$ F $_x$ FeAs。我们发现母体化合物LaOFeAs是一个准二维反铁磁半金属,其载流子主要是电子,磁矩为$2.3μ_B$,位于Fe-Fe正方晶格上的每个Fe原子周围。此外,这是一个相称的反铁磁自旋密度波由于费米面嵌套,这是强大的F掺杂。所观察到的超导现象发生在Fe-Fe反铁磁层上,表明一种新的超导机制,由自旋涨落介导。霍尔测量上的突变进一步预测为母体化合物LaOFeAs。
Dirac nodal pockets in the antiferromagnetic parent phase of FeAs superconductors
我们发现,以前测得的小费米表面口袋内的反铁磁相SrFe 2 As 2和BaFe 2 As 2是一致的狄拉克色散调制层间跳跃,从而产生一个狄拉克点在k-空间和一个尖点的磁场角度依赖的磁量子振荡频率。这些发现支持了这些材料中节自旋密度波的存在,这可能在保护金属态免受局域化效应方面发挥重要作用。SrFe_2As_2和BaFe_2As_2中狄拉克费米子的速度比石墨烯中慢14-20倍,这表明磷属元素化物为探索强相互作用狄拉克费米子的效应提供了实验室。
Neutron-Diffraction Measurements of an Antiferromagnetic Semiconducting Phase in the Vicinity of the High-Temperature Superconducting State of K$_x$Fe$_{2-y}$Se$_2$
最近发现的K-Fe-Se高温超导体引起了关于其母体化合物性质的激烈争论。输运、角分辨光电子能谱和STM测量表明,它的母体化合物可能是绝缘的、半导体的甚至是金属的[M. H.方,H.- D.王角H.董志J. Li,C.- M. Feng,J. Chen,and H. Q.袁,欧罗巴。Lett. 94,27009(2011); F. Chen等人Phys.Rev.X1,021020(2011);和W. Li等人,物理修订信函109,057003(2012)]。由于与这些不同相关联的磁性基态尚未被识别,磁性和超导性之间的关系也没有完全理解,因此该系统的真正母体化合物仍然难以捉摸。在这里,我们报告的中子衍射实验,揭示了一个半导体反铁磁(AFM)阶段与菱形铁空位秩序。半导体相的磁性顺序与铁磷属元素化物母体化合物的条纹AFM顺序相同。此外,当root 5 * root 5块AFM相与超导性共存时,条纹AFM有序被抑制,这使我们推测新的半导体磁性有序相是该超导体的真正母相。
Antiferromagnetic transition in EuFe$_2$As$_2$: A possible parent compound for superconductors
用磁化率、电阻率、热电势、霍耳和比热测量研究了三元铁砷化物EuFe $_2$ As $_2$与ThCr $_2$ Si $_2$型结构。该化合物分别在200 K和20 K左右发生两次磁性相变。发现前者伴随着磁化率的轻微下降(减去Curie-Weiss顺磁贡献后),电阻率的快速下降,热电势的大幅跳跃和比热随温度降低而出现的尖峰,所有这些都指向自旋密度波状的反铁磁转变。后者被认为与Eu $^{2+}$矩的A型反铁磁有序有关。通过与BaFe $_2$ As $_2$和SrFe $_2$ As $_2$的物理性质比较,我们预期通过适当的掺杂可以在EuFe $_2$ As $_2$中诱导出超导电性。
Two-dimensional Massless Dirac Fermions in Antiferromagnetic AFe2As2 (A = Ba, Sr)
本文报道了砷化铁超导体的两种代表性母体化合物AFe $_{2}$ As $_{2}$(A = Ba,Sr)在磁场(B)达17.5T下的红外光谱研究。在这两个母体化合物的反铁磁态中观察到朗道能级之间的光学跃迁。我们观察到LL跃迁能量与$\sqrt{B}$的依赖关系,在跃迁能量和能量比的线性外推下,零能量拦截在B = 0 T处($\sim$ 2.4)之间观察到的LL跃迁,结合二维(2D)动量空间中的线性带色散,通过理论计算获得,证明了反铁磁BaFe $_{2}$ As $_{2}$中存在无质量狄拉克费米子。更重要的是,所观察到的零LL相关的吸收特征的优势和沿动量方向具有极弱色散的计算带$k_{z}$表明,BaFe $_{2}$ As $_{2}$中的无质量狄拉克费米子是2D的。此外,我们还发现锶原子完全取代BaFe $_{2}$ As $_{2}$中的钡原子不仅保持了体系中的二维无质量Dirac费米子,而且提高了它们的费米速度,这支持了铁砷化物母体化合物中Dirac点受到拓扑保护的观点.
Measurement of Coherent Polarons in the Strongly Coupled Antiferromagnetically Ordered Iron-Chalcogenide Fe1.02Te using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Magnetic form factor analysis on detwinned single crystal of BaFe$_2$As$_2$
我们对铁基超导体的母体化合物BaFe $_2$ As $_2$单晶进行了12 K的中子衍射测量。为了研究反铁磁相中磁形状因子的面内各向异性,测量中使用了去孪晶的单晶。磁结构因子和磁形状因子可以用自旋密度来解释,自旋密度由占40%的$3d_{yz}$电子和占15%的其他四个$3d$轨道的电子组成.这种各向异性磁形状因子与铁基超导体母体化合物的反铁磁相中观察到的各向异性磁行为定性一致。
Antiferromagnetic Critical Fluctuations in BaFe$_2$As$_2$
测量了双层铁磷属元素化物母体化合物BaFe $_2$ As $_2$的磁结构相变附近的磁关联。在BaFe $_2$ As $_2$的反铁磁相变附近,预期并已初步观察到向三维临界行为的交叉。在这里,我们报告的互补测量的二维磁涨落在一个广泛的温度范围约T $_N$。讨论了二维临界涨落在BaFe $_2$ As $_2$磁相行为中的潜在作用及其在预期的向三维临界行为和长程序的交叉附近的演化。
Strain induced superconductivity in the parent compound BaFe2As2
在SrTiO_3衬底上生长的单层FeSe(体相Tc =8K)薄膜中发现了转变温度高达65K的超导电性(SC),引起了人们对铁基薄膜的特别关注。高Tc是从氧空位衬底到FeSe薄膜的电子转移和晶格拉伸应变的组合效应的结果。在这里,我们证明了SC的实现在母体化合物BaFe2As2(没有散装Tc)只是通过拉伸晶格应变没有电荷掺杂。研究了在Fe缓冲MgAl 2 O 4单晶衬底上外延BaFe 2 As 2薄膜中应变与SC之间的相互作用。Fe和FeAs亚晶格之间的强界面键合增加了由于晶格失配导致的反铁磁自旋密度波的抑制,并诱导SC与体Tc?一万这些结果突出了结构变化在控制铁基超导体相图中的作用。
Antiferromagnetic order in Ca$_{10}$(Pt$_3$As$_8$)(Fe$_2$As$_2$)$_5$ observed by $^{75}$As NMR
$^{75}$对欠掺杂的非超导Ca $_{10}$(Pt $_3$ As $_8$)(Fe $_2$ As $_2$)$_5$进行核磁共振(NMR)测量,发现其物理性质与122种超导体母体化合物如BaFe $_2$ As $_2$相似但不相同。单晶研究的结果表明,通过T~ 100 K冷却时,相变到反铁磁(AF)状态,尽管不均匀。具体而言,NMR线型反映了交错超精细领域的存在下,作为网站与条纹AF秩序。内部超精细场随温度的变化表明,到AF状态的相变是不连续的,因此可能与从传输实验推断的结构转变一致。
Probing the reconstructed Fermi surface of antiferromagnetic BaFe$_2$As$_2$ in one domain
利用角分辨光电子能谱(ARPES)研究了铁基超导体的原型母体化合物BaFe $_2$ As $_2$的电子结构。我们的高分辨率测量的机械应变的应用程序解孪晶的样品揭示了一个高度各向异性的三维费米表面在低温磁相。通过比较所观察到的色散与从头计算,我们认为,总体上它是磁性,而不是轨道排序,这是占主导地位的效果,重建整个Fe 3d带宽的电子结构。最后,我们直接从一个域内测量带色散,而不施加应变的样品,通过使用亚微米聚焦束斑的纳米ARPES仪器。
Electronic Structure Reconstruction across the Antiferromagnetic Transition in TaFe$_{1.23}$Te$_3$ Spin Ladder
利用角分辨光电子能谱研究了具有新型反铁磁基态的双自旋梯形化合物TaFe $_{1.23}$ Te $_3$的电子结构。观察到准二维费米面,表明相当大的梯间跳跃,这将有助于通过双交换相互作用的面内铁磁有序。此外,在反铁磁态的费米面上没有观察到能隙。相反,已经观察到各种带的移动。结合这些观察与密度泛函理论计算,我们提出的电子结构的大规模重建,所造成的共存的巡回电子和本地的时刻之间的相互作用,是最有可能的驱动力背后的磁性转变。因此,TaFe $_{1.23}$ Te $_3$提供了一种更简单的系统,其包含与铁基超导体的母体化合物类似的成分,这仍然可以容易地建模和理解。
Spin waves and magnetic exchange interactions in the spin ladder compound RbFe$_2$Se$_3$
本文报道了一维反铁磁自旋梯形化合物RbFe $_2$ Se $_3$的自旋波的非弹性中子散射研究。结果表明,自旋$S$和磁交换作用$J$沿反铁磁(腿)方向和铁磁(横)方向的产物$SJ$与铁基超导体母体化合物的条纹有序相的产物相当。$SJ$的普适性意味着几乎普遍的自旋波动力学和费米学与各种铁基材料中条纹反铁磁序的存在无关。
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。
Doping-type-dependent pairing symmetry in predicted Ni-based high-$T_c$ superconductor La$_2$Ni$_2$Se$_2$O$_3$
在无规相位近似下研究了新预测的镍基高$T_c$超导材料La $_2$ Ni $_2$ Se $_2$ O $_3$的电子不稳定性.我们对磁化率的计算表明,母体化合物中的共线反铁磁态是由完美的费米面嵌套引起的。进一步的计算表明,掺杂化合物的基态是由准嵌套增强的反铁磁自旋涨落驱动的$s_{\pm}$和$d_{xy}$波超导态。有趣的是,$s$和$d$波配对分别发生在空穴和电子掺杂的情况下。这种对对称性的掺杂类型依赖性可以从嵌套费米口袋的掺杂依赖性来理解。