FeSe基超导体的拉曼散射研究

拉曼散射是现代凝聚态物理研究的基础实验手段之一,利用其技术上的特色,可以探测凝聚态物质的各类激发及其耦合.FeSe基超导体具有块材、单层、缺位相、插层结构等不同的结构形态、丰富的电子和磁相图、从几K到40 K以上的易调节超导转变温度,因此形成了研究超导性质的一个理想平台,近些年引发了超导领域很多研究者的研究兴趣.本文首先对FeSe基超导体的结构、磁性和电子结构进行介绍,着重阐述了拉曼散射测量在FeSe基超导体研究中取得的研究进展.在声子拉曼响应方面,主要介绍FeSe基超导体的结构与其超导电性之间的关系;在磁的拉曼响应方面,分别对FeSe基材料的双磁子、自旋声子耦合等研究结果进行讨论;在电子拉曼响应方面,主要针对FeSe基超导体中的向列相问题进行了相关分析;最后对单层FeSe超导体和相关的拉曼测量做简要介绍.     

铁基超导体的单晶生长及磁通动力学研究进展

铁基超导体具有上临界场高、临界电流密度大且各向异性小等优点,在超导强场磁体、可控核聚变、粒子加速器等国计民生领域具有重要的应用前景.对铁基超导体磁通动力学的研究,一方面可以进一步加深对磁通物理学的认知,同时也可为设计制造性能优异的铁基超导材料提供技术支持.本文首先简要介绍了典型铁基超导单晶材料的合成技术,包括熔融法、助熔剂法、化学气相输运法、热液法等;然后分别从铁基超导体的磁通及磁通晶格结构、磁通钉扎及磁通动力学等方面简要总结了相关研究进展.     

铁基超导体磁激发的共振非弹性X射线散射研究

在铁基超导材料中,超导电性通常起源于对反铁磁母体的载流子掺杂.随着掺杂量的增加,反铁磁长程序逐渐被抑制,超导出现并在反铁磁序消失的边缘达到最佳Tc.在最佳和过掺杂区域,虽然已经不存在任何反铁磁长程序,但仍然存在很强的反铁磁涨落.在铜氧化物和铁基高温超导体中,很多实验证据表明自旋为1的反铁磁涨落极有可能是超导电子配对的媒介,而驱动这一配对的则是电子间的反铁磁关联.因此,从实验上研究铁基超导体的磁激发谱及其对掺杂的依赖关系,获得反铁磁关联能等信息,对理解铁基超导的微观机制至关重要.在过去十几年中,非弹性中子散射(Inelastic Neutron Scattering, INS)在测定铁基超导材料中的磁激发方面发挥了主导作用.在过去十年中,共振非弹性X射线散射(Resonant Inelastic X-ray Scattering, RIXS),作为一种可以测量过渡族金属化合物中磁激发的实验技术,被用于铁基超导体中磁激发及其演化的研究.由于RIXS具有元素敏感、价态敏感、光通量高等优点,在铁基超导材料磁激发的相关研究中,发挥了独特的作用.本文从RIXS的特点出发,回顾了铁基超导体中磁激发的...     

发现新的铁基超导材料

<正>中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室教授陈仙辉研究组发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物(Li0.8Fe0.2)OHFe Se,其超导转变温度高达40 K(零下233.15摄氏度)以上,并确定了该新材料的晶体结构。相关成果在线发表在12月15日的《自然-材料》上。铁基高温超导体是目前凝聚态物理领域的研究热点,铁硒(Fe Se)类超导体以其诸多独特的性质被认为是研究铁基超导机理的理想材料体系。尤其是近期报道的生长于钛酸锶衬底上的铁硒单层薄膜的零电阻转变温度高达100K以上,更加激起了科学家们的浓厚兴趣。     

重空穴掺杂的铁基超导体中的强关联物理研究进展

强关联物理一直是高温超导体研究的前沿领域,被认为是与高温超导电性的微观机理密切相关.2008年铁基超导体的发现给高温超导体研究带来了一个全新的材料体系,其中,中国科学技术大学高温超导研究团队对铁基超导体的发现做出了重大的贡献.随着对铁基超导体研究的深入,人们发现铁基超导体不同于以往发现的铜基高温超导体,其电子关联效应表现出较弱的特征,强关联物理与高温超导电性之间的必然性受到了极大挑战.在理论上,人们认为铁基超导体依然具有强关联物理的特征,只是其表现形式由于多轨道以及洪特耦合的原因而呈现出轨道选择的特点.探索铁基超导体中的强关联物理成为了当前高温超导体研究的一个前沿问题.本文综述了我们对重空穴掺杂的铁基超导体AFe_2As_2(A=K, Rb, Cs)系列材料的核磁共振(NMR)研究。相关研究结果表明电子的关联性在重空穴掺杂区间表现得尤为突出,诸多特征与理论所描述的轨道选择的莫特物理相吻合:首先,电子的局域性与巡游性可以共存,并在低温下形成类似于重费米子体系的电子相干态;其次,基于位置选择的NMR探测,我们实现了轨道选择的局域磁化率测量,进一步证实了铁基超导体中轨道选择的电子关联效应;最后,我们还首次在重空穴掺杂的CsFe_2As_2体系中观测到一个全新的电子向列相.以上这些现象揭示了铁基超导体与铜基超导体以及重费米子超导体类似的强关联特征,将有助于建立统一的高温超导机理.     

铁基超导体的远红外光谱学研究

铁基超导体是由日本科学家Hosono发现的具有层状结构和多带特征的非常规超导体,虽然人们利用各种实验手段对不同家族的铁基超导体进行了详尽的研究,最受关注的超导机理的问题尚未解决,也吸引着人们进行更加深入的探索.红外光谱是研究费米面附近的电子态激发以及晶格振动动力学的重要实验探测手段,在早期的超导研究中对于超导能隙的确定和电声相互作用的探测起到了重要作用.本文将主要介绍近些年国际上利用傅里叶变换红外光谱学研究铁基超导体方面的主要进展,并结合作者近些年的工作详细地阐述红外光谱的具体应用,主要包括以下几个方面的内容:(1)铁基超导体中的超导能隙;(2)(Ba,K)Fe_2As_2中的量子临界与非费米液体行为;(3)KFe_2As_2中的轨道选择性行为;(4)铁基超导材料中的电声相互作用;(5)铁基超导材料中的向列相.最后,在总结已有工作的基础上,我们对未来红外光谱在铁基超导材料中的研究做了进一步的展望.     

122型铁基高温超导体的研究进展

零电阻和迈斯纳效应使超导材料在许多领域都发挥着重要作用,因此超导电性100年来一直是研究的热点。本文系统总结了122型铁基超导体的研究状况,包括用化学掺杂和化学压力等不同方法获得的超导材料。此外,也总结了铁基超导线材和带材的制备,简短的介绍了目前的工艺和对未来的展望。     

铁基超导材料研究进展

铁基超导体(iron-based superconductors)被认为是继铜基超导材料后的第二类高温超导家族,具有丰富的物理特性和广阔的应用前景,同时也为探究高温超导机制提供了全新的平台.利用33篇文献综述了几种典型的铁基超导体研究现状,同时简述了近期铁基超导体研究领域取得的一些进展,最后对其应用前景进行了展望.     

高温超导研究:掀起了一场“暴风雨式的重大发现”

正复旦超导实验室里探究竟,平均年龄不足40岁的高温超导研究团队或将颠覆学术界。攻克重重难关缔造无数第一复旦大学物理系封东来教授课题组完成的项目"铁基超导体电子结构的光电子能谱研究"早前获得了"2015年度国家自然科学奖"二等奖,消息一出,掀起了这个前沿科学圈内的学术风浪。高温超导电性是凝聚态物理最前沿的问题之一,有重大的基础研究和应用价值。复旦大学物理系青年科学家封东来教授领衔开展的"铁基超导     

铁基超导实验研究与中国超导研究展望

 超导是电子在固体物质中发生的一类神奇的量子凝聚现象,具有丰富的量子力学内涵和重要的应用前景。超导体表现出零电阻、完全抗磁性、宏观量子相干等奇异特性,可广泛用于能源、信息、交通、医疗、国防、重大科学工程等方面。回顾了铁基超导体发现历程,以及中国科学家在其中扮演的重要角色。铁基超导的发现是中国超导基础研究的重要转折点,不仅引起了国际学术界高度和广泛的关注,而且从此中国学者在国际超导研究的众多方向起到了引领的作用。     

FeAs基超导体的超快光谱研究

铁基超导体作为第二个被发现的高温超导体家族,其超导机理无疑是现代物理学中最引人注目的物理问题之一.从凝聚态的角度上看,铁基超导体丰富的有序态主要源于微观自由度,如电荷、轨道、自旋和晶格之间的相互作用演绎而来.近年来,随着飞秒激光技术的飞速发展,超快光谱成为了直接探测材料宏观物理量的微观机制及各种微观自由度之间相互作用的有力工具之一,并广泛应用于铁基超导体研究.本文回顾了FeAs基超导体最近的超快光谱研究,其中包括对能隙函数的探讨、在时域内区分各种有序相及这些相与超导序之间的关系以及相干声子在超导配对中的作用等方面的进展.     

铁基超导体中动能参数对费米面的影响

压力效应或在基底上的单层铁基超导体中配体环境的改变可以导致Fe—As(Se,Te)键的变化,从而影响铁平面上的电子态.根据1个铁基超导体中的二轨道四带紧束缚模型,研究了与Fe—As(Se,Te)键相联系的动能参数对费米面的影响.通过调节动能参数,获得了围绕Γ点的空穴型α和β费米面和围绕M点的电子型γ和δ费米面的变化趋势.动能参数t1、t2和t3可以改变空穴型费米面和电子型费米面的形状和大小,动能参数t4决定了2个空穴型费米面之间和2个电子型费米面之间的距离.通过比较存在压力情况下或单层铁基超导体的实验所得的费米面和我们的结果,便能确定相应系统的紧束缚模型.     

新型高温超导候选材料Sr2CuO2Fe2As2的设计及物性研究

基于现有铜氧化物和铁基两类高温超导体的特性,设计了同时包含CuO2层和Fe2As2层的新材料Sr2CuO2Fe2As2,采用一性原理方法对其进行了稳定性分析,并计算了母体材料及掺杂后的电子能带结构.结果表明,该物质在能量上处于有利地位,具有良好的稳定性.其电子结构与铁基超导体较为相似,表现出弱金属性,其导电性主要集中在Fe2As2层.空穴掺杂时,CuO2和Fe2As2层层间关联得到削弱,材料的导电性仍由Fe2As2层主导;而在电子掺杂中,不仅Fe2As2层的导电性出现增强,CuO2层的导电能力也大幅度提高.结果表明,所设计的Sr2CuO2Fe2As2的电子结构与两类高温超导体具有相似性,可能成为超导候选母体材料,并具有实验研究和理论分析价值.     

铁硒基超导体的高压研究进展

FeSe及其衍生化合物因表现出奇特的正常态和超导态性质,成为近年来铁基超导领域的研究热点,其中高压技术在揭示FeSe中的竞争电子序和调控高温超导方面发挥了重要作用.本文概述了利用六面砧装置对FeSe基超导体的高压研究进展,主要内容包括:(1)通过建立FeSe的完整温度-压力相图,观察到圆拱形的反铁磁相界并详细揭示了电子向列序、长程反铁磁序和超导相之间的竞争关系,结合高压下的霍尔效应测试进一步表明反铁磁临界涨落对实现高温超导具有重要作用;(2)在多个插层FeSe高温超导体中,普遍发现高压会首先抑制超导I相,然后在临界压力之上诱导出高温超导Ⅱ相,呈现出双拱形超导相图,而且最高临界温度突破50 K;(3)结合高压X射线衍射和霍尔效应测试,指出超导Ⅱ相的出现和伴随的载流子浓度提高很可能源于压力诱导的费米面重构.     

碱金属锂和1,3-丙二胺插层的超导体Li_x(C_3H_(10)N_2)_yFe_2Se_2具有39 K超导转变温度（英文）

通过两步法成功合成了一种新的FeSe基超导体Li_x(C_3H_(10)N_2)_yFe_2Se_2(C_3H_(10)N_2指的是1,3-丙二胺).这种新材料属于四方晶系,其超导转变温度为35 K.在125℃退火12h后,该样品的晶体结构保持不变,但超导转变温度突然移至39 K,这些均被粉末X射线衍射和磁化率测量证实.样品在退火前后,晶格常数a和b在0.3%内变化,但是晶格常数c的变化约为1%.因此,可以推断,样品的超导转变温度的明显变化应该归因于插层样品内部结构的重排和电子更均匀的分布.     

镍氧化物超导体的发现与研究进展

镍氧化物超导材料的发现,激发起研究人员新一轮对近似铜氧化物新型超导材料的探寻以及对高温超导机理中有关晶体结构-电子结构密切关系的研究兴趣.本文重点从具有无限层结构的掺杂镍氧化物(Nd_0.8Sr_0.2NiO₂)超导体的发现、目前的实验研究进展、对其电子结构及物理机制的研究等方面概述这类新型超导材料的基本特性,并在结尾对镍基超导体系的构建、一些亟待解决的物理和材料问题以及今后研究的方向等作开放性讨论.     

铁基超导体隧道结的构筑和约瑟夫森效应研究

作为超导体中最重要的物理特性之一,约瑟夫森效应不但是超导电子学应用的基础,同时也在基础研究中有着重要的价值.本文针对铁基超导的两个体系:KCa₂Fe₄As₄F₂和FeSe_0.5Te_0.5,开展了约瑟夫森效应研究.利用导电层-绝缘层-导电层交替堆叠的结构特点及其导致的强各向异性,对KCa₂Fe₄As₄F₂单晶c方向的电输运行为进行了探究.通过微纳加工等手段,成功降低了样品的尺寸和临界电流,从而大大减小了热效应对测量的影响,最终通过基于超导电子隧穿的A-B方程拟合临界电流随温度的变化行为获得了超导能隙方面的信息,并且观察到了临界电流随面内磁场周期性振荡的超导量子衍射行为,证明了该体系中本征约瑟夫森效应的存在.另外,利用机械剥离的方式制备了超薄FeSe_0.5Te_0.5单晶的约瑟夫森隧道结,并获得了其临界电流随温度和磁场的变化行为.分...     

重大科技成就奖获奖代表简介

正陈仙辉中国科学院院士,现任中国科学技术大学教授,长期坚持新型非常规超导体的探索及超导和强关联物理的研究,发现的新型超导体涵盖铜氧化合物超导体、富勒烯超导体、铁基超导体和有机超导体等多种体系。在铁基超导体的研究中取得突破性成果:首次在铁基超导体(常压下)实现40开以上的     

长盛不衰的超导研究

 新年刚刚开始,中国超导界就迎来了喜讯。中国科学院物理研究所研究员、中国科学院院士赵忠贤以其在钇钡铜氧的发现和铁基超导体等方面的突出贡献获得了国家科技成就奖。赵忠贤院士获奖是对他几十年来在高温超导体研究中孜孜以求、不断求索的认可,是实至名归。     

超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.