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[结果]物理系卢兴业青年研究员和戴鹏程教授揭示了铁基超导前驱体的磁性。



北京师范大学物理与高级研究中心研究员陆兴业,丹鹏程教授和丹麦波尔研究所Brian M. Andersen教授合作研究非弹性中子散射和RPA计算研究去扭曲的双铁。基础超导母体BaFe2As2的固有自旋光谱。这是第一次通过实验观察到延迟的结晶铁基超导基质的全谱自旋波。理论计算表明,系统的自旋谱不能通过Heisenberg模型描述局部磁矩,但可以通过考虑中等电子相关效应的游行模型来解释。本研究揭示了铁基超导前驱体的顺磁性,为理解铁基超导体的磁性演化及其与超导电性的关系提供了重要的实验和理论依据。这项研究发表在最近《物理评论快报》[Phys。莱特牧师。 121,067002(2018)]。北京师范大学物理系和先进量子研究中心是第一批完成单位。

高温超导的微观机制一直是凝聚态物理研究的重要前沿课题。在氧化铜和铁基高温超导体中,通过将电子或空穴结合到它们的反铁磁性前体中可以获得超导性。越来越多的实验证据表明,反铁磁相互作用和波动在超导电性的产生中起着至关重要的作用。因此,重要的是要了解反铁磁相互作用如何随掺杂量的变化及其与超导性的关系而变化。为了理解反铁磁相互作用的性质,必须首先测量母体的固有自旋光谱。

La2CuO4等氧化铜高温超导体的前驱体是反铁磁性Mott绝缘体,其自旋波可以用局部磁矩的海森堡模型来描述,这已经通过中子散射实验得到证实。对于铁 - 砷超导体,诸如AFe2As2(A=Ba,Sr,Ca)的前体是不良金属。在这种类型的材料中存在从四方相到正??交相的结构相变,这导致在正交相样品中存在四个不同方向的孪晶,如图1所示。在结构相变下,系统经历从顺磁到反铁磁的相变,进入共线反铁磁状态,波矢量为k='(1,0,1)(图1)。由于双胞胎的存在,在单晶样品中测量的自旋光谱实际上是四个双胞胎的混合物[来自(±1,0)和(0,±1)的信号将混合在一起]这使得人们无法确定系统内在的磁性起源。解决该问题的关键是测量去扭曲的铁基超导基质的完整自旋谱。最近,陆兴业等人。开发了原位反玻璃化方法,成功实现了6.4 g(16)BaFe2As2单晶的原位再结晶,并通过中子散射测量了BaFe2As2的固有自旋激发光谱。 (图2)。通过将实验数据与海森堡模型和RPA计算进行比较,揭示了具有中等电子相关性的铁基超导基质的顺磁性。有关详细信息,请参阅原始内容

本文讨论了在英国卢瑟福Appleton实验室的ISIS稀疏中子源的MERLIN飞行时间光谱仪上与Helen Walker博士和Adroja Devashibhai博士进行的非弹性中子散射实验。陆兴业青年研究员和戴鹏程教授团队主要从事相关电子材料的光谱学研究。相关工作由学校人才引进项目(戴鹏程),青年教师研究基金(卢兴业)和国家自然科学基金资助。

图1.孪晶形成和机械解捻的示意图和实验装置。 (a)铁基超导基质的四方相的平面结构的示意图。 (b)正交相位中四个孪晶的示意图(a>

B)。 (c)单轴应力退缩孪晶的示意图。 (d)用于非弹性中子散射实验的原位反玻璃化装置。 (e)铁基超导母体FeAs层的自旋排列和磁相互作用的示意图。 (f)倒置空间的示意图,红色和绿色表示倒置空间中两个孪晶的格点。

图2.解缠的BaFe2As2的固有自旋波。 (a) - (d)在能量平面和特定动量方向上投射自旋谱。 (e) - (l)[H,K]平面中能量自旋激发的分布。

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