铁基超导体是一类重要的非常规高温超导体,目前主要由铁砷、铁硒两大类超导材料构成。二元铁硒是结构最为简单的铁基超导体,其超导转变温度Tc= 8 K,最早由吴茂昆小组发现。对于铁基等非常规超导体,为了优化超导电性,通常需要向材料中引入适量的载流子。因此,可根据引入载流子的类型,将其分为电子或空穴型超导体。目前,铁砷基超导体已实现了电子和空穴掺杂。因铁硒结构仅由反萤石型的FeSe层沿c轴堆集而成,没有可供转移载流子的结构单元,对其实现电子或空穴掺杂均比较困难。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室陈小龙研究组与合作者长期开展FeSe基超导体的设计和制备。采用碱金属插层方法,他们前期发现了第一例电子掺杂的FeSe基超导体KxFe2Se2,Tc达30 K。随后,运用液氨插层方法,他们又发现了大量无相分离的Ax(NH3)yFe2Se2超导体(A = Li,Na,K,Ca,Sr,Ba,Eu等),Tc可达46 K。围绕着这类电子掺杂超导体,我国科学家相继发现了Tc达48 K的高压超导相,Tc达40 K的LiOHFeSe超导体,以及Tc达65 K的FeSe单层超导体,
图1. a,b)S0.12(NH3)0.26Fe2Se2和Se0.24(NH3)0.21Fe2Se2的单晶衍射数据和电荷密度分布。c)基于中子衍射数据解析的 S0.24(NH3)0.26Fe2Se2结构
图2. 利用DFT DMFT计算得到的S0.24(NH3)0.26Fe2Se2, Se0.24(NH3)0.21Fe2Se2 以及 FeSe晶体的能带结构和费米面
图3. 利用霍尔电阻、光电子能谱以及穆斯堡尔谱测定的FeSe,S0.24(NH3)0.26Fe2Se2以及Se0.24(NH3)0.21Fe2Se2中载流子类型及Fe的氧化态
图4. S0.12(NH3)0.26Fe2Se2, S0.24(NH3)0.26Fe2Se2和Se0.24(NH3)0.21Fe2Se2的电阻率和磁化率
编辑:赤色彗星