FeSe单晶的高压研究揭示磁有序与超导的竞争关系

来源: 中科院物理所官网

发布日期: 2016-07-27 10:35:35

本文介绍了FeSe单晶在高压下的研究,揭示了电子向列序、磁有序和超导相之间的相互竞争关系,以及高温超导的实现过程。

铁基高温超导体的母体化合物中,随着温度降低往往会发生四方-正交结构相变,造成旋转对称性的破缺,形成电子向列序,而且在向列序发生的同时或者稍低温度会进一步出现长程反铁磁序。通过化学掺杂或者施加压力等调控手段将磁有序和向列序抑制掉会诱导高温超导电性。因此,澄清向列序、磁有序和超高电性的相互关联或竞争关系被认为是理解铁基非常规超导机理的关键。

在铁基超导体系中,FeSe具有最简单的晶体结构,但是却表现出诸多奇特反常的物理性质,成为近来的研究热点。一方面,虽然FeSe在Ts≈90K也发生四方-正交结构相变,但是与其它铁基超导体系截然不同是,FeSe在向列相内并没有形成长程反铁磁序。然而,通过施加压力可以在FeSe中诱导长程反铁磁序。目前对FeSe中电子向列序到底是起源于自旋涨落还是轨道序仍存在很大争议。

另一方面,无需化学掺杂或施加外压,FeSe在正交对称性的向列相内就可以出现Tc≈9K的超导电性。通过对FeSe单晶进行碱金属、有机分子或其它离子插层、施加高压、离子液体电场调控、或者在SrTiO3衬底上生长单层FeSe薄膜等多种途径,都可以大幅度提高其Tc至30-40K以上,进入高温超导行列。

最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)极端条件物理实验室EX6组的研究生孙建平、叶光洲(云南大学联培生)在程金光特聘研究员的指导下,采用在中科院物理所搭建的国内第一套立方六面砧大腔体高压低温物性测量装置,详细测量了FeSe单晶高压下电阻率和交流磁化率,首次给出了FeSe单晶完整的温度-压力相图,具体阐明了电子向列序、高压诱导的磁有序和超导相之间的相互竞争关系,揭示了高温超导是如何逐步实现的。

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