铁基超导体的量子临界行为

铁基超导体呈现丰富的电子相图, 各种有序态相互交叠. 本文主要介绍利用核磁共振手段在空穴型和电子型掺杂的BaFe₂As₂以及LaFeAsO_1-xF_x这三种具有代表性的铁基超导体中探测到的反铁磁序与超导序的微观共存、量子临界点和量子临界行为. 实验发现, 无论在空穴型还是电子型掺杂的铁基超导体中, 反铁磁相变温度都随着掺杂被抑制, 并最终在某个掺杂量降到零温而形成量子临界点. 在反铁磁转变温度之上存在结构相变, 其转变温度也随着掺杂而降低. 核磁共振谱证实结构相变也形成一个量子临界点. 本文介绍核磁共振及输运测量揭示的这两种量子临界点附近存在的量子临界行为, 共存态下奇异的超导性质等.     

高温超导氧化物正常态输运性质综述

高温超导氧化物正常态的输运性质有很强的各向异性和异常的温度效应。本文综述了正常态电阻率、霍尔系数和温差电势率等重要输运系数的实验结果和理论分析     

高温氧化物超导材料奇特的输运性质

高温氧化物超导材料有很多不同寻常的物理性质，其最奇特的部分是正常态的输运性质．     

铁基超导体中的化学掺杂研究

目前已经发现的绝大部分铁基超导体都是通过化学掺杂而得到的。铁基超导体的母体一般在200 K以下经历自旋密度波(SDW)转变:即其基态是一类巡游电子反铁磁不良导体。通过适当的元素替代可以在FeAs层产生额外的电子、空穴、巡游性或化学压力,从而有效地抑制SDW序,实现超导电性。本文侧重作者所在小组的相关研究结果,将铁基超导体中的元素替代研究分为FeAs层外和FeAs层内掺杂两大类,依次介绍和评述两年来国际上对4种主要铁基化合物中的化学掺杂研究进展。     

铁基超导体中的化学掺杂研究

目前已经发现的绝大部分铁基超导体都是通过化学掺杂而得到的。铁基超导体的母体一般在200K以下经历自旋密度波（SDW）转变：即其基态是一类巡游电子反铁磁不良导体。通过适当的元素替代可以在FeAs层产生额外的电子、空穴、巡游性或化学压力,从而有效地抑制SDW序,实现超导电性。本文侧重作者所在小组的相关研究结果,将铁基超导体中的元素替代研究分为FeAs层外和FeAs层内掺杂两大类,依次介绍和评述两年来国际上对4种主要铁基化合物中的化学掺杂研究进展。     

铁基超导体中的长程反铁磁序

文章回顾了用中子散射技术对铁基超导体中所存在的三维长程反铁磁序进行研究的进展. 大多数铁基超导体母体的晶体结构在温度降低时都经历了从四方相变化到正交相或单斜相的结构相变. 在此相变温度之下,自旋系统也从顺磁变化到三维长程反铁磁. 在掺杂之后,结构相变和磁相变都被压制,而超导则最终出现. 文章详细介绍了各种母体中的三维反铁磁结构及其自旋波频谱,并讨论了掺杂对反铁磁相变和晶格相变的影响.     

铁基超导体中的长程反铁磁序

文章回顾了用中子散射技术对铁基超导体中所存在的三维长程反铁磁序进行研究的进展.大多数铁基超导体母体的晶体结构在温度降低时都经历了从四方相变化到正交相或单斜相的结构相变.在此相变温度之下,自旋系统也从顺磁变化到三维长程反铁磁.在掺杂之后,结构相变和磁相变都被压制,而超导则最终出现.文章详细介绍了各种母体中的三维反铁磁结构及其自旋波频谱,并讨论了掺杂对反铁磁相变和晶格相变的影响.     

铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展

铁基高温超导体自2008年发现以来,对其超导电性的研究一直是一个热门的课题.扫描隧道显微镜能够在原子尺度进行表面形貌和隧道谱测量,从微观角度研究电子态密度的信息,是研究超导的重要谱学手段.近年来,在铁基超导电性方面,扫描隧道显微镜实验已经积累了一些有价值的结果,本文进行了总结介绍.铁基超导体是多带多超导能隙的超导体,不同材料的费米面结构有很大的变化.扫描隧道显微镜证明,同时有电子和空穴费米面最佳掺杂的铁基样品超导能隙结构是无节点并带有能隙符号变化的s^±波.而进一步的实验发现在没有空穴费米面的FeSe基超导体中也存在能隙符号的相反,对统一铁基超导体的配对对称性提供了重要实验证据.此外,扫描隧道显微镜在研究铁基超导体的电子向列相、浅能带特性、可能的拓扑特性方面,提供了重要的实验数据.本文对上述相关内容进行了总结,并做了相应分析和讨论.     

MgB_2超导体输运特性的研究

文中对 Mg B2 超导体的制备过程 ,对其同位素效应、电阻率、I- V曲线、热电势、电导涨落效应、能隙、霍尔效应、热重 -差热分析实验等输运特性进行了较全面的综述 ,并讨论了在 Mg B2 超导体基础上的元素替代效应。     

铁基超导体的微结构和结构相变研究

铁基超导体表现出丰富的结构和物理性质,在多个典型体系中存在着结构相变和多重有序态之间的关联与竞争. 例如,母相化合物LaFeAsO在150K附近发生从四方相(P4/nmm)到正交相(Cmma)的结构相变,同时其电输运性质和磁化率也表现出明显的反常行为. 微结构分析发现,在CaFe2As2 样品中,存在准周期调制结构,而且在低温区,122体系存在丰富的孪晶畴结构,这种孪晶结构是结构相变的直接结果. 另外,在超导材料KxFe2-ySe2 （0.7≤x≤0.8, 0.2≤y≤0.4）中,Fe空位有序态和结构相分离是理解其结构,也是理解其磁性和输运性质的关键问题,特别是沿［130］晶体带轴方向的5倍超结构与系统的超导电性存在密切关系.     

利用单轴压强下的电阻变化研究铁基超导体中的向列涨落

铁基超导体中普遍存在着反铁磁、超导和向列相,因此研究向列相的性质及其与反铁磁、超导的关系对于理解铁基超导体的低能物理及高温超导电性具有非常重要的作用.所谓向列相是指电子态自发破缺了晶格的面内四重旋转对称性而形成的有序态,从而导致样品的某些物理性质出现了两重的各向异性.我们通过自主研发的单轴压强装置,可以在低温下原位改变压强,测量电阻的变化,从而得到向列极化率.本文介绍了我们利用该装置在最近几年研究铁基超导体的向列相和向列涨落所取得的一些成果,包括详细研究了BaFe_(2-x)Ni_xAs_2体系中的向列量子临界点及其量子临界涨落,并提出了基于向列涨落强弱调节的铁基超导体统一相图.这些结果表明,向列相及其涨落与反铁磁和超导均有很强的耦合,对于理解铁基超导体中磁性和超导电性非常关键.     

Universal behavior of the upper critical field in iron-based superconductors

The newly discovered iron-based high temperature superconductors have demonstrated rich physical properties. Here we give a brief review on the recent studies of the upper critical field and its anisotropy in a few typical series of the iron-based superconductors (FeSCs). In spite of their characters of a layered crystal structure, all the FeSCs possess an extremely large upper critical field and a weak anisotropy of superconductivity, being unique among the layered superconductors. These particular properties indicate potential applications of the FeSCs in the future. Based on the experimental facts of the FeSCs, we will discuss the possible mechanisms of pair breaking in high magnetic fields and its restrictions on the theoretical analysis of the superconducting pairing mechanisms.     

Hybrid crystals of cuprates and iron-based superconductors

We propose two possible new compounds, Ba_2CuO_2Fe_2As_2and K_2CuO_2Fe_2Se_2, which hybridize the building blocks of two high temperature superconductors, cuprates and iron-based superconductors. These compounds consist of square CuO_2 layers and antifluorite-type Fe_2X_2(X = As, Se) layers separated by Ba/K. The calculations of binding energies and phonon spectra indicate that they are dynamically stable, which ensures that they may be experimentally synthesized. The Fermi surfaces and electronic structures of the two compounds inherit the characteristics of both cuprates and iron-based superconductors. These compounds can be superconductors with intriguing physical properties to help to determine the pairing mechanisms of high Tc superconductivity.     

Crystal chemistry and structural design of iron-based superconductors

The second class of high-temperature superconductors （HTSCs）, iron-based pnictides and chalcogenides, necessarily contain Fe2X2 （＂X＂ refers to a pnictogen or a chalcogen element） layers, just like the first class of HTSCs which possess the essential CuO2 sheets. So far, dozens of iron-based HTSCs, classified into nine groups, have been discovered. In this article, the crystal-chemistry aspects of the known iron-based superconductors are reviewed and summarized by employing ＂hard and soft acids and bases （HSAB）＂ concept. Based on these understandings, we propose an alternative route to exploring new iron-based superconductors via rational structural design.     

高压下的铁基超导体:现象与物理

始于2008年的铁基超导体研究续写了高温超导发展史的新篇章.回顾过去十年对铁基超导体的研究,在理论、实验及应用方面都取得了辉煌的成绩,丰富了人们对高温超导电性的认识,为突破高温超导机理研究、最终实现超导材料的人工设计与更广泛的应用奠定了坚实的基础.本文主要介绍了通过高压实验研究手段在铁基超导体的研究中取得的一些重要进展及呈现出的新现象和新物理,例如压致超导现象、压力导致的超导再进入现象、压力对超导转变温度的提升效应、压力研究对铁基超导体超导转变温度的预测、相分离结构对超导电性的影响及反铁磁-超导双临界点的发现等.希望这些高压研究结果与本文报道的其他各类实验与理论研究成果一起,为全面、深入地理解铁基超导体勾画出一幅较为完整的物理图像.     

Angle-resolved photoemission spectroscopy study on iron-based superconductors

Angle-resolved photoemission spectroscopy （ARPES） has played an important role in determining the band structure and the superconducting gap structure of iron-based superconductors. In this paper, from the ARPES perspective, we briefly review the main results from our group in recent years on the iron-based superconductors and their parent compounds, and depict our current understanding on the antiferromagnetism and superconductivity in these materials.     

铁基超导体中的反铁磁序和自旋动力学

类似于其他非常规超导材料,铁基高温超导电性通常出现在静态长程反铁磁序被抑制之后,并且强烈的自旋涨落始终与超导电性相伴相生,因此理解磁性相互作用是建立铁基超导微观机理的重要前提.中子散射作为研究凝聚态物质中磁性相互作用的有力工具,在揭示铁基超导电性的磁性起源方面起到了关键作用.本文系统总结了近十年来铁基超导材料的中子散射研究结果,包括铁基超导材料中的静态磁结构、磁性相变、动态磁激发、电子向列相等,并探讨它们与超导电性之间的关系.     

Thermal fluctuation conductivity and dimensionality in iron-based superconductors

The time-dependent Ginzburg–Landau Lawrence–Doniach model is used to investigate the superconducting fluctuation electrical conductivities.The theoretical result based on the self-consistent Gaussian approximation is used to fit the transport measurement data of iron-based superconductors F-doped La OFe As and Ba Fe_(2-x)Ni_xAs_2.We demonstrate that La OFe As shows layered behavior,while Ba Fe_(2-x)Ni_xAs_2 is more of a 3D feature.The conductivity in the region near Tc is well described by the theoretical formula.