İlerleme | Demir bazlı süperiletkenlerin birleşik faz diyagramı
2008'de keşfedildiğinden bu yana, en az 20 farklı demir arsenit veya demir selenit yapısının süper iletkenliğe sahip olduğu doğrulandı ve bunlara topluca demir bazlı süper iletkenler deniyor. Demir bazlı süperiletkenler BCS güçlü birleştirme teorisi tarafından öngörülen 40 K McMillan sınırını da aşabildikleri için, bakır oksit süperiletkenleri ile birlikte yüksek sıcaklık süperiletken ailesine dahil edilirler.Süperiletken mikro mekanizma, yoğunlaştırılmış madde fiziğinin sınırını oluşturur. Gökyüzündeki inci.
Yıllar süren araştırmalardan sonra, genellikle bakır oksidin yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin, antiferromanyetik Mott yalıtkanının matrisinin katkılanmasıyla elde edilebileceğine inanılır, böylece homojen bir şekilde tanımlanmış bir faz diyagramı olur. Demir bazlı süperiletkenler için, "ana gövde" denilen şey de antiferromanyetizmaya sahiptir, ancak metal iletkenliği sergiler (belirli bir taşıyıcı konsantrasyonu ile) Ana gövdeye elektronlar, delikler ve hatta homovalent katkı yapabilir. Süperiletkenliği tetikleyebilir. Daha da anlaşılmaz olan şey, katkısız demir esaslı süperiletken "ebeveyn" in önemli bir kısmının süper iletkenliğe sahip olması ve daha fazla katkılamanın süperiletkenliği engelleyebilmesidir. Farklı sistemlerin demir bazlı süperiletkenlerinin tuhaf elektronik durum faz diyagramları vardır.Sadece doping konsantrasyonunu değişken olarak kullanmak artık fiziksel davranışlarını doğru bir şekilde tanımlamak için yeterli değildir. Bu nedenle, demir bazlı süperiletkenlerin fiziksel özelliklerini ve matrisi katı fiziksel anlamda tanımlayan tekdüze değişkenler aramak, demir bazlı süperiletken mekanizmalarla ilgili araştırmanın odak noktalarından biri haline geldi.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü / Pekin Ulusal Yoğun Madde Fiziği Laboratuvarı'nın SC8 araştırma grubu, çok sayıda demir bazlı numunenin ve katkılı numunelerin nematik dalgalanma özelliklerini araştırmak için tek eksenli basınç altında direnç davranışını ölçtü. Ayrıntılı bir çalışma, antiferromanyetik sıralı manyetik momentin nematik Curie sabiti ile ters orantılı olduğunu buldu. Bu, demir bazlı süperiletkenlerin manyetik temel durumunun, nematik dalgalanmaların yoğunluğunun ayarlanmasıyla elde edilebileceği anlamına gelir. Böylece, süperiletkenliğin büyük düzenli bir manyetik momente ve zayıf nematik dalgalanmalara sahip olan varsayımsal bir ideal matristen doğduğu demir bazlı süperiletkenlerin birleşik bir faz diyagramı oluşturulabilir.
Farklı sistemlerdeki demir bazlı süperiletkenlerin katkılı faz diyagramlarını dikkatlice inceleyerek, antiferromanyetik düzen, süperiletkenlik ve elektron nematik fazın en belirgin özellikler olduğu görülebilir (Şekil 1). Bunlar arasında, elektronik nematik faz, sistemdeki kristal kafesin içsel rotasyonel simetrisini bozan elektronik durumu ifade eder.Demire dayalı süperiletkende, kristalin ab düzlemindeki çift simetrinin elektronik durumunun doğasını gösterir. Antiferromanyetizma, süperiletkenlik ve nematik faz arasındaki spesifik ilişkiyi bulmak, demir bazlı süperiletkenliğin mikroskobik mekanizmasını anlamanın anahtarıdır. Bazı demir bazlı süperiletkenlerde antiferromanyetik sekans olmamasına rağmen, elektron nematik faz veya nematik dalgalanmalar her zaman mevcuttur. Son zamanlardaki bağımsız tasarımlarına ve piezoelektrik seramik tabakalara dayanan tek eksenli piezoelektrik ölçüm cihazının inşasına dayanarak, SC8 araştırma grubu elektron nematik dalgalanmaların çok hassas bir şekilde ölçülmesini sağladı ve nematik kuantum kritik noktasını ilk kez ortaya çıkardı Demir bazlı süperiletkenlikle yakın bağlantı (Physical Review Letters 117, 157002 (2016)). 1111, 122, 11, 111, 112 vb. Gibi bir dizi demir bazlı süperiletken örneğini daha kapsamlı bir şekilde ölçerek, ikincil yapı faz geçişlerine sahip örnekler veya optimum katkılı örnekler için nematik manyetik duyarlılığın Sıcaklığa bağlı davranış, Curie-Weiss yasası ile tanımlanabilir (Şekil 2). Bu nedenle, bir Curie sabiti An, nematik dalgalanmaların yoğunluğunu tanımlamak için tanımlanabilir. Curie sabiti | An | -1'in mutlak değerinin ve demir bazlı süper iletkenin statik etkili manyetik momentinin M karşılığının çok basit bir doğrusal ölçek ilişkisi oluşturması çok şaşırtıcıdır, yani: daha güçlü nematik dalgalanma , Daha zayıf antiferromanyetizması. Bu, antiferromanyetik sıralı manyetik momentin büyüklüğü ile başka bir fiziksel büyüklük arasındaki ilk deneysel bağlantıdır. Antiferromanyetik ve nematik fazlar ortadan kalktığında, optimum katkılı süperiletkenliğe karşılık gelen bir kuantum kritik noktası oluşacaktır (Şekil 3). Bu nedenle, büyük düzenli bir manyetik momente ve aşırı derecede zayıf nematik dalgalanmalara sahip, katı bir şekilde demir bazlı bir süper iletken matrisi (HPC) fiziksel olarak tanımlayabiliriz. Nematik dalgalanmaları artırarak antiferromanyetizması bastırılabilir ve son olarak yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik elde edilebilir (Şekil 4). Birleşik elektronik durum faz diyagramının oluşturulması, farklı demir bazlı süperiletken sistemlerdeki karmaşık doping fiziksel davranışlarını anlamak için yeni bir perspektif açar ve demir bazlı süperiletkenlerin mikroskobik mekanizmasının incelenmesi için önemli çıkarımlara sahiptir. Bu faz diyagramının, LiFeAs, "1111" sistemindeki ikinci süperiletken bölge, basınç altındaki FeSe faz diyagramı ve süperiletken olmayan Cu gibi bazı özel demir bazlı süperiletken malzemeleri hala açıklayamayabileceği belirtilmelidir. Cr, Mn doping sistemi vb. Bu çalışma Physical Review Letters 119, 157001 (2017) 'de yayınlandı.
Yukarıda bahsedilen araştırma çalışması, SC8 araştırma grubu Li Shiliang ve Luo Huiqian'dan sorumluydu. Bunlar arasında, nematik dalgalanmaların ölçümü esas olarak bir doktora öğrencisi olan Gu Yanhong tarafından tamamlandı. Teori açısından, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nden Mencius Yang ve Yang Yifeng ile yakın işbirliği yaptılar.Li Chunhong, Zhao Lingxiao, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nden Chen Genfu ve Pekin Normal Üniversitesi'nden Lin Lifang, Xu Zhuang ve Tan Guotai bazı örnekler verdi.
Bu araştırma çalışmaları serisi, Çin Bilimler Akademisi Sınıf B (XDB070000, XDPB01), Çin Bilimler Akademisi Gençleri Teşvik Derneği, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı 973 projesi (2015CB921300), Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı (2017YFA0302903, No. 2016YFA0300502) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (114374406) tarafından yönetilmiştir. 11374011, 11305257, 11674372, 11421092, 11574359, 11522435, 11774401), Ulusal Gençlik Bin Yetenek Planı ve diğer projeler.
Editör: Wulixiong
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
