高压调控的磁性量子临界点和非常规超导电性

通过化学掺杂或者施加高压等调控手段抑制长程磁有序可以实现磁性量子临界点,在其附近往往伴随出现诸如非费米液体行为或者非常规超导电性等奇特物理现象.相比于化学掺杂,高压调控具有不引入晶格无序和精细调控等优点.利用能提供良好静水压环境的立方六面砧和活塞-圆筒高压低温测量装置,首先系统研究了具有双螺旋磁有序结构的CrAs和MnP单晶的高压电输运行为,分别在P_c≈0.8 GPa和8 GPa实现了它们的磁性量子临界点,并在P_c附近分别观察到T_c=2 K和1 K的超导电性,相继实现了铬基和锰基化合物超导体零的突破;然后,详细测量了FeSe单晶高压下的电阻率和交流磁化率,绘制了详尽的温度-压力相图,揭示了电子向列序、长程反铁磁序和超导相之间的相互竞争关系,特别是在接近磁有序消失的临界点P_c≈6GPa附近观察到T_c^(max)=38.5K的高温超导电性,表明临界反铁磁涨落对FeSe中的高温超导电性起重要作用.

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.

FeSe单晶的高压研究进展

FeSe及其衍生化合物是近年来铁基高温超导领域的研究热点.在常压下,FeSe会首先在T_s=90 K形成非磁性的电子向列序,然后在T_c≈8 K出现超导电性;对FeSe施加压力会诱导长程反铁磁序,在更高压力下实现Tc≈37 K的高温超导.澄清高温超导与正常态电子向列序和长程反铁磁序的关系对阐明高温超导机理具有重要意义.针对这一问题,利用立方六面砧高压装置对FeSe单晶开展了较详细的高压电输运性质测量,取得了重要进展.首先,绘制了FeSe单晶完整的温度-压力相图,具体展示了电子向列序、压致长程反铁磁序和超导相随压力的演化关系,观察到圆拱形的反铁磁相界T_m(P),并揭示3种电子序之间的竞争关系;对应电子向列序和反铁磁序被压制的临界压力,FeSe的超导转变温度T_c呈台阶式升高,最终在Pc≈6 GPa实现了T_c^(max)=38.5 K的高温超导.高压霍尔效应测试表明,在2 GPa附近向列序的消失和反铁磁序的出现伴随着费米面重构,正常态从电子型载流子主导转变为空穴型主导,而且霍尔系数在P_c(即T_c^(max)附近出现显著增强,表明临界反铁磁涨落对实现高温超导具有重要作用.结合第一性原理计算,进一步证实FeSe在高压下存在电子型与空穴型费米面,支持与FeA s基高温超导体系类似的费米面嵌套机制,对统一理解FeSe基和FeAs基高温超导机理提供了重要依据.