中子散射技術確定鐵硒超導體磁基態

2021-01-09 科學網
中子散射技術確定鐵硒超導體磁基態 為理解高溫超導機理提供新角度

 

本報訊（記者黃辛）復旦大學物理系趙俊課題組利用中子散射技術在鐵硒（FeSe）超導體中首次觀測到了一種新奇的自旋為1的向列性量子無序順磁態，這一磁基態的發現對理解FeSe類高溫超導機理提供了新的角度，相關研究成果7月19日發表於《自然—通訊》。

超導電性是指在某一溫度之下材料的電阻完全消失的現象。高溫超導電性往往發生在長程反鐵磁有序附近，因此磁性被認為與高溫超導的產生有著密切關係。然而，與銅氧化物和鐵砷類超導體不同，鐵硒類超導體的母體FeSe卻沒有靜態反鐵磁序，研究FeSe的奇異超導特性的關鍵是理解其磁性基態。

趙俊課題組利用非彈性中子散射技術對FeSe大單晶中的自旋激發進行了覆蓋整個布裡淵區的測量。研究發現FeSe在很寬的能量區間同時存在奈爾反鐵磁和條紋反鐵磁漲落，由於FeSe中只包含一種磁性的鐵原子，一種原子產生了兩種強的磁激發是非常罕見的物理現象，說明該體系存在極強的磁相互作用阻挫，因此表明FeSe的磁基態是一種介於銅氧化物和鐵砷類材料之間的新奇的向列性量子無序順磁體。這一基態的發現揭示了銅氧化物超導體和鐵基超導體磁性之間的潛在聯繫。

通過分析不同FeSe族材料的磁漲落和向列相變以及超導的關係，他們還提出FeSe在電子摻雜及單層薄膜下超導電性的迅速增強很可能和奈爾自旋漲落的增強相關，這為理解其超導機理提供了新的角度。

《中國科學報》 (2016-07-21 第1版 要聞)

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    類比於BCS理論中的聲子玻色型激發模，非常規超導體中一種有可能作為電子配對「膠水」的玻色型集體激發模是磁性激發模。中子散射是測量磁性激發模的最好實驗手段。過去，在許多非常規超導體的中子散射實驗中，磁性激發模被發現在特定能量值受超導配對影響得到顯著增強，這一現象被學界稱為中子自旋共振，其共振能量和超導臨界溫度也被發現呈線性標度關係，使得中子自旋共振模被認為是理解非常規超導普適機理的一個關鍵。
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