铁基超导体研究中取得系列重要进展

上一篇 / 下一篇  2011-08-24 09:46:04

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《自然》杂志发表了陈仙辉教授小组关于铁基超导体同位素效应的研究成果(Nature 459,64(2009))。
  最近在铁基磷族化合物中发现的超导电性由于其超导临界温度突破了传统BCS理论预言的麦克米兰极限(39K),掀起了又一次的高温超导研究热潮。理论研究表明该体系的电-声子相互作用并不能解释如此高的超导临界温度,并且提出强的铁磁/反铁磁涨落机制。但是,实验显示铁基超导体的超导电性与磁性对晶体结构非常敏感,这表明体系可能存在非传统的电-声子相互作用。陈仙辉教授课题组通过氧和铁同位素交换研究SmFeAsO1-xFx和Ba1- xKxFe2As2两个体系中超导临界温度(Tc)和自旋密度波转变温度(TSDW)的变化,发现Tc的氧同位素效应非常小,但是铁同位素效应非常大。令人惊奇的是,该体系铁同位素交换对Tc和TSDW具有相同的效应。这表明在该体系中,电-声子相互作用对超导机制起到了一定的作用,但是并不是简单的电- 声子相互作用机理,可能还存在自旋与声子的耦合。铁基超导体中,Tc以及TSDW的铁同位素效应都要大于氧的同位素效应。这可能是由于铁面是导电面,因而其对超导电性有很大的影响,并且自旋密度波有序也是来自于铁的磁矩。在铜氧化合物高温超导体中,超导临界温度的同位素效应随掺杂非常敏感。在最佳掺杂,同位素效应几乎消失,而随着降低掺杂逐级增大并在超导与反铁磁态的边界上达到最大值。这表明在铜氧高温超导体中同位素效应与磁性涨落也有着密切联系。这种反常的同位素效应表明电-声子相互作用在铜氧化合物中也同样非常重要。

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