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SCPMA 2018压轴专题 |过渡金属化合物中的超导电性和磁性

已有 3362 次阅读 2018-11-26 17:00 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

华丽丽的2018临近尾声, 拿出小本本, 看看年初时制定的list是不是都快搞定了呢？Anyway, 《中国科学: 物理学力学天文学》中英文版均已完成全年12期的出版, 大大的赞送给支持我们的作者和审稿人~

在2018年1月份的编委会会议上, 经谢心澄主编提议, 由闻海虎编委、袁辉球编委和冯世平编委邀约, 林海青副主编后期把关, 共同组织了一期豪华阵容的超导专题, 即“Special Topic: Superconductivity and Magnetism in Transition-Metal Compounds”。目前, 专题已全部收录, 并于2018年第12期顺利完成出版。

专题由1篇综述, 6篇论文和1篇快报组成, 包括英国卢瑟福·阿普尔顿实验室D T Adroja教授、中科院物理所丁洪研究员、雒建林研究员和任志安研究员、东南大学施智祥教授、浙江大学尹艺教授和曹光旱教授、中科院上海微系统与信息技术研究所牟刚研究员联袂贡献。

下面请看细细分解:

Preface to the topical issue

Hai-Hu Wen, HuiQiu Yuan, and ShiPing Feng

A brief review on μSR studies of unconventional Fe and Cr-based superconductors

A. Bhattacharyya, D. T. Adroja, M. Smidman, and V. K. Anand

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 61, 127402 (2018).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9292-0

文章综述了近年来μSR技术在非常规超导体, 尤其是铁基和铬基超导体中的应用。文章首先简介了μSR技术的基本原理, 随后分别在ACa₂Fe₄As₄F₂、ThFeAsN、AFeAs、A₂Cr₃As₃A等材料领域进行展开, 讨论了μSR技术在晶体结构、超导电性、能带结构和时间反演对称性等问题中的实际应用。

图1 μSR实验装置示意图

Extraction of tight binding parameters from in-situ ARPES on the continuously doped surface of cuprates

YiGuiZhong, YiMeng Chen, JianYu Guan, Jin Zhao, ZhiCheng Rao, CenYao Tang, HaiJiangLiu, YuJie Sun, and Hong Ding

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9305-y

文章介绍了一种新型的实验技术, 获得Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x的连续掺杂表面, 并对样品进行了原位ARPES探测, 得到样品的费米面信息及紧束缚模型参数。

图2: 不同氧含量的样品的能带图及紧束缚拟合对比

Electronic effect of doped oxygen atoms in Bi2201 superconductors determined by scanning tunneling microscopy

Ying Fei, KunLiang Bu, WenHao Zhang, Yuan Zheng, Xuan Sun, Ying Ding, XingJiang Zhou, and Yi Yin

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9276-5

Bi2201超导体中的氧原子掺杂浓度对超导温度的调制起了本质的作用。文章用扫描隧道显微镜研究了最佳掺杂的La-Bi2201与过掺杂的Pb-Bi2201。通过测量微分电导谱, 观察到了Bi2201超导体中的不同种类的氧原子和氧空穴。以此估计了Bi2201样品中的空穴浓度, 并与通过费米面估计的空穴浓度做了对比。发现了主要种类的掺杂氧原子与赝能隙大小之间的负相关关系, 即较小掺杂浓度的区域对应较大的赝能隙值。

图3: 样品La-Bi2201和Pb-Bi2201的赝能隙图谱

Magnetism and superconductivity in Eu(Fe_1−xNi_x)As₂ (x = 0, 0.04)

YaBin Liu, Yi Liu, WenHe Jiao, Zhi Ren, and GuangHan Cao

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9284-3

一般来说铁磁性和超导电性是敌对的, 两者很难相互共存。文章在Eu(Fe_1−xNi_x)As₂体系中探索可能的铁磁超导体, 通过在Fe位掺杂少量的Ni, 成功地诱发出超导电性。体系的超导转变温度达到17.5 K, 明显超过前人的报道值(11 K)。同时, 首次在“112”型铁基化合物体系中, 仅通过Fe位化学掺杂, 实现大块超导电性。另外, Eu子晶格呈现出丰富的磁性质, 6.2 K以下观察到超导与弱铁磁的共存, 这对于研究磁性和超导电性之间的相互影响具有重要意义。

图4: 样品比热随温度的变化

Thermally activated flux flow, vortex-glass phase transition and the mixed-state Hall effect in 112-type iron pnictide superconductors

XiangZhuo Xing, ZhanFeng Li, XiaoLei Yi, JiaJia Feng, ChunQiang Xu, Nan Zhou, Yan Meng, YuFeng Zhang, YongQiang Pan, LingYao Qin, Wei Zhou, HaiJun Zhao, and ZhiXiang Shi

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9280-6

文章对高质量Ca_0.8La_0.2Fe_0.98Co_0.02As₂单晶样品进行了输运性质的测量, 得到激发能与磁场的依赖关系。同时, 文章对样品的涡旋-玻璃相变、混合态Hall效应也进行了一系列观测。

图5 不同磁场下, 样品电阻率随温度的变化

Multiple magnetic transitions in single crystals of Ce₁₂Fe_57.5As₄₁ and La₁₂Fe_57.5As₄₁

Wei Wu, and Jianlin Luo

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9291-2

文章研究了Ce₁₂Fe_57.5As₄₁和La₁₂Fe_57.5As₄₁在磁场中的磁性和输运特性。重点说明了Fe在这两个晶体的磁性相变中的作用。此类材料有一层波浪形状的Fe的网格面, 与高温Fe基超导体相似。对以后探索Fe基超导体有一定启发和帮助。

图6: 样品在不同场强和磁有序温度下的相图

Magnetic-field-induced metal-insulator quantum phase transition in CaFeAsF near the quantum limit

YongHui Ma, Gang Mu, Tao Hu, ZengWei Zhu, ZhuoJun Li, Wei Li, QiuCheng Ji, Xuan Zhang, LingLing Wang, and XiaoMing Xie

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9200-7

文章通过量子震荡实验发现铁基超导母体材料CaFeAsF具有非常小的费米面(包括一个常规的空穴型费米面和两个具有狄拉克色散关系的电子型费米面), 说明这是一个研究量子极限行为的理想材料。同时, 作者在武汉脉冲强场实验室开展了强磁场下的输运实验, 首次在量子极限附近发现了金属-绝缘体相变行为, 并且符合基于量子相变的标度率, 并基于A-H理论对量子极限附近的电阻行为进行了深入的研究。