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.     

铁基铁磁超导体

超导电性与铁磁长程序是两个"敌对"的物质状态。长期以来,探索超导与铁磁共存是十分耐人寻味的课题。文章在回顾半个多世纪以来该课题主要进展的基础上,重点介绍了作者近年来对新型铁基铁磁超导体的发现和发展,最后对这类新材料的进一步研究进行了展望。     

铁基铁磁超导体

超导电性与铁磁长程序是两个“敌对”的物质状态。长期以来,探索超导与铁磁共存是十分耐人寻味的课题。文章在回顾半个多世纪以来该课题主要进展的基础上,重点介绍了作者近年来对新型铁基铁磁超导体的发现和发展,最后对这类新材料的进一步研究进行了展望。     

利用中子散射研究铁基超导体的磁结构

铁基超导材料的高温超导电性发生在反铁磁不稳定的区域,因此其母体的磁结构获得了广泛而深入的研究。文章简要综述了中子散射对铁基超导体磁结构的研究结果,主要按FeAs基和FeSe基两类材料进行介绍。另外,文章还介绍了掺杂导致超导时对一些体系的反铁磁序的影响。     

利用中子散射研究铁基超导体的磁结构

铁基超导材料的高温超导电性发生在反铁磁不稳定的区域,因此其母体的磁结构获得了广泛而深入的研究。文章简要综述了中子散射对铁基超导体磁结构的研究结果,主要按FeAs基和FeSe基两类材料进行介绍。另外,文章还介绍了掺杂导致超导时对一些体系的反铁磁序的影响。     

铁基超导体Fe1+yTe1-xSex中磁性的中子散射研究

本文对本研究组主要的研究领域——利用中子散射研究铁基超导体系Fe_1+yTe_1-xSe_x中磁性与超导的相互作用进行简要综述. Fe_1+yTe_1-xSe_x具有和其他铁基、铜基超导体相似的相图——母相Fe_1+yTe是反铁磁体, 随着Se掺杂的增加, 母相的反铁磁序受到抑制, 随后在x～30%处体超导出现, 在x～50%处达到最佳掺杂, 此时超导转变温度T_c～ 15 K, 达到整个体系在常压下的T_c最大值. 它们的相图又存在着差别: 在相图末端, 即当Se掺杂达100%时, Fe_1+ySe 仍然超导, T_c～8 K. 该体系母相磁有序的面内波矢大致为(0.5,0) (采用每个原胞含2个铁原子的四方结构), 随着Se含量的增加, 在超导逐渐发展的同时, 磁激发谱的谱重被逐渐转移到波矢为(0.5,0.5) 处. (0.5,0.5) 处在温度低于T_c 时出现中子-自旋共振峰. 施加外磁场后, 超导受到抑制, 该共振峰也被压制. 从这些实验结果我们得到以下的结论: 在这个体系中磁性和超导紧密耦合在一起——(0.5,0) 处的静态磁有序与超导互相竞争, (0.5,0.5) 附近的自旋激发则可能对超导电性的形成具有重要的促进作用. 本文还将简要讨论磁性的来源和3d 过渡金属的替代效应.     

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。     

铁基化合物 SrFeAsF以及 Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了 SrFeAsF 和 Co 掺杂超导体 SrFe_0875 Co_0.125AsF 的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF 的基态构型为条状反铁磁结构,而 SrFe_0.875Co_0.125AsF 的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,体系处于两种构型转变的临界值附近.由电子能带结构计算表明,Co掺杂引起FeAs杂化能带增宽,增强了d电子的平面巡游性,同时掺杂后 关键词： 铁基超导体 反铁磁序 掺杂 交换相互作用     

Disorder-induced static antiferromagnetism in cuprate superconductors

Using model calculations of a disordered d-wave superconductor with on-site Hubbard repulsion, we show how dopant disorder can stabilize novel states with antiferromagnetic order. We find that the critical strength of correlations or impurity potential necessary to create an ordered magnetic state in the presence of finite disorder is reduced compared to that required to create a single isolated magnetic droplet. This may explain why, in cuprates such as La2-xSrxCuO4, low-energy probes have identified a static magnetic component which persists well into the superconducting state, whereas, in cleaner systems such as YBa(2)Cu(3)O(6+delta), it is absent or minimal.     

On fluctuations and antiferromagnetism in high-temperature superconductors

Summary Fluctuations in anisotropic high-temperature superconductors are studied in the presence of antiferromagnetic order. Their effects on the coherence lengths and the critical fields are studied using perturbation theory. The author of this paper has agreed to not receive the proofs for correction.     

Electronic structure of Fe-based superconductors

The electronic structure of the Fe-based superconductors is discussed, mainly from the point of view of first principles calculations in relation to experimental data. Comparisons and contrasts with cuprates are made. The problem of reconciling experiments indicating an s symmetry gap with experiments indicating line nodes is discussed and a possible resolution is given.     

新型铁基超导体材料的研究进展

文章主要介绍了碱金属插层法合成新型铁基超导体的研究进展.通过采用碱金属K对FeSe层状材料插层的方法,得到了一种新型的铁基超导体K0.8Fe1.7Se2,并对该材料的晶体结构与物性进行了研究.结果表明,该化合物的超导转变温度达到30K,这是FeSe体系在常压下的最高超导转变温度.同时,观察到该体系中存在转变温度为43K的超导相,但未得到纯相.通过磁性元素Co的掺杂研究,进一步加深了对K0.8Fe1.7Se2体系超导演化规律的认识.该超导体的发现对深入认识铁基超导体的超导机理,探索具有更高超导转变温度的铁基超导体具有重要意义     

Fluctuation-exchange study of antiferromagnetism in disordered electron-doped cuprate superconductors

On the basis of the Hubbard model, we extend the fluctuation-exchange (FLEX) approach to investigating the properties of the antiferromagnetic (AF) phase in electron-doped cuprate superconductors. Furthermore, by incorporating the effect of scatterings due to the disordered dopant atoms into the FLEX formalism, our numerical results show that the antiferromagnetic transition temperature, the onset temperature of pseudogap due to spin fluctuations, the spectral density of the single particle near the Fermi surface, and the staggered magnetization in the AF phase as a function of electron doping can consistently account for the experimental measurements.     

新型铁基超导体材料的研究进展

文章主要介绍了碱金属插层法合成新型铁基超导体的研究进展.通过采用碱金属K对FeSe层状材料插层的方法,得到了一种新型的铁基超导体K0.8Fe1.7Se2,并对该材料的晶体结构与物性进行了研究.结果表明,该化合物的超导转变温度达到30K,这是FeSe体系在常压下的最高超导转变温度.同时,观察到该体系中存在转变温度为43K的超导相,但未得到纯相.通过磁性元素Co的掺杂研究,进一步加深了对K0.8Fe1.7Se2体系超导演化规律的认识.该超导体的发现对深入认识铁基超导体的超导机理,探索具有更高超导转变温度的铁基超导体具有重要意义.     

Optical and Raman spectroscopy studies on Fe-based superconductors

A brief review of optical and Raman studies on the Fe-based superconductors is given, with special emphasis on the competing phenomenon in this system. Optical investigations on ReFeAsO (Re = rare-earth element) and AFe₂As₂ (A = alkaline-earth metal) families provide clear evidence for the gap formation in the broken symmetry states, including the partial gaps in the spin-density wave states of parent compounds, and the pairing gaps in the superconducting states for doped compounds. Especially, the superconducting gap has an s-wave pairing lineshape in hole-doped BaFe₂As₂. Optical phonons at zone center detected by Raman and infrared techniques are classified for several Fe-based compounds. Related issues, such as the electron–phonon coupling and the effect of spin-density wave and superconducting transitions on phonons, are also discussed. Meanwhile, open questions including the T-dependent mid-infrared peak at 0.6–0.7 eV, electronic correlation, and the similarities/differences between high-T_c cuprates and Fe-based superconductors are also briefly discussed. Important results from other experimental probes are compared with optical data to better understand the spin-density wave properties, the superconductivity, and the multi-band character in Fe-based compounds.     

Mott transition, antiferromagnetism, and unconventional superconductivity in layered organic superconductors

The phase diagram of the organic superconductor kappa-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl has been accurately measured from 1H NMR and ac susceptibility techniques under helium gas pressure. The domains of stability of antiferromagnetic and superconducting orders in the pressure vs temperature plane have been determined. Both phases overlap through a first-order boundary that separates two regions of inhomogeneous phase coexistence. The boundary curve merges with the first-order line of the metal-insulator transition which ends with a critical point at higher temperature. The whole phase diagram features a point-like region where metallic, insulating, antiferromagnetic, and non-s-wave superconducting phases all meet.