四方相FeS超导体的高压调控研究

高压调控在提高铁基超导体的临界温度(T_(c))、揭示竞争电子序之间的联系以及超导机理等方面发挥了重要作用。大量的高压研究结果显示,不同的压力环境(静水压或非静水压)会造成材料物性的高压响应出现明显差异。目前,对四方相FeS超导体的高压研究结果仍存在分歧。为此,采用能够产生良好静水压环境的活塞-圆筒和六面砧压腔,详细测量了FeS单晶在0~11 GPa压力范围内的磁化率和电阻率,确认其T_(c)随压力升高而单调降低,压力系数dT_(c)/dp约为−1.5 K/GPa,即约3 GPa的压力可完全抑制超导。当FeS单晶在4~5 GPa发生四方-六角结构相变时,电阻率的温度依赖关系由金属行为转变为半导体行为,且电阻率随着压力升高而逐步增大,在11 GPa以内没有出现第2个超导相,因此不支持FeS在高压下具有两个超导相的结论。最后,结合微观晶体结构信息,对比讨论了等结构的FeSe和FeS的物性在高压下迥异响应的物理机制。

插层FeSe高温超导体的高压研究进展

通过对FeSe进行化学插层可以将其超导转变温度(T_c)从约8 K提高到40 K以上,实现高温超导电性.最近,我们对两种插层FeSe高温超导材料(Li_(0.84)Fe_(0.16))OHFe_(0.98)Se和Li_(0.36)(NH_3)_yFe_2Se_2开展了高压调控研究,发现压力会首先抑制高温超导相(称为SC-I相),然后在临界压力P_c以上诱导出第二个高温超导相(称为SC-Ⅱ相),呈现出双拱形T-P超导相图.这两个体系的P_c分别约为5和2 GPa,两个体系SC-Ⅱ相的最高T_c分别可以达到约52和55 K,比相应SC-I相的初始T_c提高了10 K.对(Li_(0.84)Fe_(0.16))OHFe_(0.98)Se的正常态电输运性质分析表明,SC-Ⅰ和SC-Ⅱ相的正常态分别具有费米液体和非费米液体行为,意味着这两个超导相可能存在显著差异.此外,还发现这两个体系的SC-Ⅱ相的T_c与霍尔系数倒数1/R_H (∝载流子浓度n_e)具有很好的线性依赖关系.对(Li_(0.84)Fe_(0.16))OHFe_(0.98)Se的高压X射线衍射测量排除了其在10 GPa以内发生结构相变的可能,因此P_c以上SC-Ⅱ相的出现和载流子浓度的增加很可能起源于压力导致的费米面重构.

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.