[論文レビュー] Coexistence of superconductivity and ferromagnetism in the newly Sr0.5Ce0.5FBiS2

Lin Li, Yuke Li+10 more|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2014

Iron-based superconductors research被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂を調査し、超伝導性と強磁性相関の共存を明らかにした。XRD、輸送、磁化率、比熱測定を用いて、7.5 Kで2次相転移が観測され、その後2.8 Kで超伝導性が現れることが判明した。Ceイオンの体積的強磁性相関は7.5 K未満で持続し、2.8 K未満では超伝導性と共存している。

ABSTRACT

Through the combination of X-ray diffraction, electrical transport, magnetic susceptibility, and the heat capacity measurements, we studied the effect of Ce doping in the newly discovered SrFBiS${2}$ system. It is found that Sr${0.5}$Ce${0.5}$FBiS${2}$ undergoes a second-order transition below $7.5 K, followed by a superconducting transition with the critical temperature Tc=2.8 K. Our transport, specific heat and DC-magnetization results suggest the presence of bulk ferromagneticcorrelation of Ce ion below 7.5 K that coexist with superconductivity when the temperature is further lowered below 2.8 K.

研究の動機と目的

• 新規に発見されたSrFBiS₂系におけるCeドーピングの効果を調査すること。
• Ce置換によって誘発される磁気的および超伝導的転移を特定すること。
• 単一相材料における超伝導性と強磁性相関の共存を調査すること。
• 磁気的転移の性質と超伝導性との関係を明らかにすること。

提案手法

• 結晶構造と相純度を確認するためにX線回折（XRD）を用いた。
• 超伝導転移温度（Tc）の特定のために電気的輸送測定を実施した。
• 強磁性秩序の検出のために磁化率およびDC磁化測定を実施した。
• 相転移の熱力学的性質を調査するために比熱測定を実施した。
• 温度依存データの分析により、2次相転移と超伝導転移を区別した。
• 磁気的および電子的応答を相関させることで、強磁性と超伝導性の共存を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CeドーピングはSrFBiS₂の電子的および磁気的性質にどのような効果を及えるか？
• RQ2 Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂における2次磁気的転移はどの温度で発生するか？
• RQ3 この系において、強磁性相関の存在下に超伝導性が現れるか？
• RQ4 Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂における超伝導性の臨界温度Tcはいくらか？
• RQ5 強磁性相関は体積的性質を示しており、超伝導性とどのように共存するのか？

主な発見

• Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂は7.5 Kで2次磁気的転移を示し、強磁性相関の発現を示している。
• 電気的輸送および比熱測定により、Tc = 2.8 Kで超伝導転移が観測された。
• DC磁化および比熱データにより、7.5 K未満でCeイオンの体積的強磁性相関の存在が裏付けられた。
• 系は超伝導性と強磁性秩序の共存を示しており、2.8 K未満で超伝導性が発現している。
• Tcにおける比熱の鋭い異常がないことから、非単純な対結合メカニズムの可能性が示唆された。
• 強磁性相関が超伝導転移温度まで持続することから、共存状態は頑健であることが分かった。