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[2022-03-31] 铁基超导体中自旋涨落的择优取向中子自旋共振峰普遍存在于铜基、铁基等非常规超导体中，其具体形式可能与超导配对机理紧密相关。在铁砷化物超导体中，主要具有三类不同的磁性基态：面内共线的条纹状自旋密度波（SSDW），面外共线双轴c取向的电荷-自旋密度波（CSDW）和面内非共线但共面的自旋涡旋序（SVC）。此前的研究表明前两者中自旋共振模具有c方向极化的特征。我们利用极化中子散射研究了具有SVC磁有序的CaK(Fe0.96Ni0.04)4As4中的自旋激发谱，发现其低能自旋涨落均以c方向为主。尤其是在超导态中，其中子自旋共振峰有明显的c方向极化行为。该研究表明无论铁基超导体磁性基态是何种构型，在进入超导态之后的自旋共振模中，均具备c方向优先的普遍特征。该研究还意味着，铁基超导中电子配对可能有轨道选择倾向，如c方向择优的自旋涨落来自某些特定电子轨道与局域自旋的强烈耦合，在远高于超导和磁相变温度之上就已存在，进入超导态之后会被迅速增强。这一工作发表于 Phys. Rev. Lett. 128, 137003 (2022) ，并被选为Editor's Suggestion。 点击此处看详情 |
[2021-01-19] Sr2CuTe1-xWxO6体系中随机自旋单态Sr2CuTe1-xWxO6具有四方晶格结构，其Cu2+离子构成了S=1/2的二维正方形晶格。在x=0的样品中，其最近邻交换作用J1最强，体系磁基态是Neel型反铁磁序；而在x=1的样品中，其次近邻交换作用J2最强，体系基态是柱状反铁磁序。我们利用中子衍射和μSR详细研究了体系在低掺杂的磁结构和极低能的磁激发。我们发现，仅3%的W掺杂即可以完全抑制掉Sr2CuTeO6中的Neel反铁磁序。之后，体系呈现出短程Neel型反铁磁关联，且缪子自旋弛豫率在低温下出现幂律行为。通过和理论计算结合，我们发现W掺杂对反铁磁序的破坏来源于其局域偏离磁矩随距离成1/r2的关系。这与二维随机自旋单态的相关模型相一致。更重要的是，缪子自旋弛豫率的幂律行为和理论计算的动力学指数z的变化是一致的。因此，我们认为，在Sr2CuTe1-xWxO6体系中，存在着长久以来尚未找到的二维随机自旋单态。这一工作发表在Phys. Rev. Lett. 126, 037201 (2021)。 点击此处看详情 |
[2020-09-10] 准二维铁基超导体KCa2Fe4As4F2中发现朝下色散的中子自旋共振模KCa2Fe4As4F2是新近发现的具有准二维特性的双层结构铁基超导体，它由CaFeAsF和AFe2As2两种铁基超导基本结构单元的交错堆叠而成，无论是超导态还是正常态都具有很强的准二维特性。我们利用非弹性中子散射测量了其单晶样品的低能磁激发，发现具有二维特性的中子自旋共振模。共振峰能量为16 meV，并在动量空间表现为非公度的朝下型色散关系，整体色散在超导总能隙之上。该结果表明在局域磁矩和巡游电子强烈耦合的多带超导体中，自旋激子的物理图像可能不再适用于描述自旋共振现象，非常规超导的统一微观机理亟待重新认识。这一工作发表在Phys. Rev. Lett. 125, 117002 (2020)。 点击此处看详情 |
[2020-08-24] 磁性外尔半金属Co3Sn2S2中的三维自旋波与自旋波能隙Co3Sn2S2是首个被实验确认的磁性外尔半金属材料，具有很强的拓扑效应主导的内禀反常霍尔效应。我们利用非弹性中子散射测量了其单晶样品的低能自旋波，并用唯象理论模型分析了其自旋相互作用和自旋波能隙的温度依赖关系等。
结果表明该体系具有中等程度的三维自旋关联效应，外尔费米子对自旋波色散和能隙有明显的影响。这为理解磁性拓扑材料提供了物理基础，并以此启发了该材料体系拓扑物态调控的可能思路。这一工作作为封面亮点文章发表在Sci. China-Phys. Mech. Astron. 64, 217062 (2021)。 点击此处看详情 |
[2018-06-29] 发现CaKFe4As4铁基超导体中的奇偶调制自旋共振模CaKFe4As4材料是第一个真正意义上的双层铁基超导体，它源自于CaFe2As2和KFe2As2的交错堆叠。我们利用非弹性中子散射实验成功观测到了三个不同的自旋共振峰，这三重自旋共振模对应三种费米面嵌套下的三个超导配对通道。详细的测量分析说明，两个能量较低的共振模在空间上是正弦平方调制的奇模，而另一个能量较高的共振模在空间上则是余弦平方调制的偶模。无论是奇模还是偶模，其共振能量都低于两个嵌套费米口袋上的能隙绝对值之和，共振能量与能隙成线性正比，但共振峰值强度与能隙成线性反比。因此，用超导能隙将能更好地标度自旋共振能，并且同样适用于铜基超导体和重费米子超导体。这一工作发表在Phys. Rev. Lett. 120, 267003 (2018)。 点击此处看详情 |
[2018-03-27] 发现112型铁基超导体的中子自旋共振模中子自旋共振峰在铜基、铁基和一些重费米子材料中都被发现，表明其与超导有很强的关系。这一共振峰表现为体系的自旋激发在反铁磁波矢的某一能量（共振能量）在超导态强度迅速增加。在铁基超导体中，已经在很多体系中发现了中子自旋共振峰，但是对于其很多性质还仍然不够清楚。我们利用非弹性中子散射，详细研究了新型112结构的铁基超导体，成功发现其自旋共振峰。其共振能量与Tc满足铁基超导体中的标度关系。更重要的是，共振峰的强度和费米面结构无关，且具有空间各向同性。这一工作发表在Phys. Rev. Lett. 120, 137001 (2018)。 点击此处看详情 |
[2017-10-13] 铁基超导体统一相图
人们通常认为，铁基超导体和铜基超导体类似，也存在着所谓“母体”，具有反铁磁长程序，而超导可以通过载流子掺杂获得。但是事实上，这些母体的有序磁矩差异很大，甚至有未经掺杂就已经超导的体系。而超导不仅可以通过载流子掺杂，也可以通过等价掺杂来获得。为了解决这些矛盾，我们研究了很多铁基超导材料的向列极化率，发现有序磁矩的大小与向列居里常数呈反比。据此，我们提出，可能存在一个严格意义上的铁基超导母体(HPC)，它具有很大的有序磁矩及极弱的向列涨落。通过增强向列涨落，就可以抑制其反铁磁性并最终获得高温超导电性，而无所谓是载流子掺杂或是等价掺杂。该统一电子态相图的建立，为理解不同铁基超导体系中复杂的掺杂物理行为开启了一个崭新的视角，对铁基超导微观机理研究具有重要启示。
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[2016-11-25] 铁基超导体电子向列相中的自旋关联与量子涨落研究向列相被发现广泛存在于多种凝聚态材料中，但是向列相的来源究竟是自旋驱动还是轨道驱动仍然不清楚。中子散射作为测量自旋关联的重要手段，能够详细探知由于自旋向列相导致的自旋关联长度的各向异性。作为物质的基态，向列相的量子相变又是引人关注的。从现有证据表明存在向列相的量子临界点，在其之上存在量子临界涨落行为。但是现有实验数据没有支持在向列相量子临界点之上存在漏斗形的量子涨落。而输运测量在四方相的100方向加压观察到涨落信号虽然不符合Ising向列相，但在量子临界点之上存在很强的涨落行为，表明该涨落与电子向列型量子临界点直接相关。 点击此处看详情 |
[2015-04-17] 铁基“122”BaFe2(As1-xPx)2超导体中量子临界现象研究取得新认识在凝聚态物理中，通过化学掺杂、压力、磁场等非温度因素调控来实现的零温下相变被称之为量子相变，如果发生的量子相变属于二级相变，那么其对应的零温下参量临界点就称之为量子临界点。理论上认为，量子相变及其相关涨落是非常规超导材料中诸多奇异量子物性的物理根源之一，确认量子临界点存在与否也成为实验上的重要挑战。在铁基超导体中，其母体中的反铁磁序可以被化学掺杂所抑制并诱发超导电性，因此人们自然推测在反铁磁序消失处可能存在量子临界点，主要理由是该区域附近总是伴随着非费米液体等奇异量子行为。然而，要取得量子临界点的决定性实验证据，必须证明长程磁有序的相变温度被化学掺杂逐渐连续地抑制到零温，即体现出零温下二级相变的行为。 点击此处看详情 |
[2014-08-08] BaFe2−xNixAs2系统中正交相下加压后导致的向列自旋关联在BaFe2−xNixAs2材料中，通过加压，我们发现，在很高的温度下，尽管晶体为四方相，但是其自旋激发却破坏了面内四重对称性，呈现出与低温下正交相相同的两重对称性。这种自旋激发的各向异性截至温度与电阻测量所获得的向列转变温度相同，因此说明电子向列相与自旋系统紧密相关。 点击此处看详情 |
[2013-12-04] 铁基高温超导机理的中子散射研究取得重要进展我们利用时间飞行谱仪，详细研究了122铁基超导家族中空穴、电子型两类掺杂的高能激发谱是如何随着掺杂而变化的，揭示出其与高温超导之间的重要关系，即高温超导图像中必须同时具有来自局域磁矩的高能自旋涨落和来自于巡游电子的低能磁激发，两者之间的耦合可能是形成高温超导电性的关键。该结论为铁基高温超导机理的微观理论模型提供了明确的实验基础和研究方向，对理解高温超导电性有着重要意义。 点击此处看详情 |
