[論文レビュー] Evidence for two-gap superconductivity and SDW pseudogap in (Ba,K)Fe_2As_2 by directional point contact Andreev reflection spectroscopy

P. Szabó, Z. Pribulová+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 2008

Iron-based superconductors research被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂単結晶を用いて方向性点接触アンドレエフ反射分光法を実施し、Tc未満のab面において2つの超伝導ギャップを特定した。小さい方のギャップはBCS値未満であり、大きなギャップは強い結合を示している。c方向では、Tcを超えてもゼロバイアス電導度が低減した状態が持続しており、構造的・磁気的転移に関連する仮ギャップを示唆している。

ABSTRACT

Directional point-contact Andreev-reflection spectroscopy measurements on the Ba$_{0.55}$K$_{0.45}$Fe$_2$As$_2$ single crystals are presented. The spectra show significant differences when measured in the $ab$ plane in comparison with those measured in the $c$ direction of the crystal. In the latter case only a reduced point-contact conductance around zero bias has been revealed persisting well above $T_c$ and probably related to the structural and magnetic transitions in the system. Within the $ab$ plane two superconducting energy gaps are detected below $T_c$. Here a reduced conductance above $T_c$ could also be found. The fits of the $ab$-plane data to the superconducting s-wave two-gap model indicate that the smaller gap has a size below the BCS value while the large gap reveals much higher coupling strength.

研究の動機と目的

• Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂における超伝導ギャップ構造を方向性点接触アンドレエフ反射を用いて調査すること。
• ab面に複数の超伝導ギャップが存在するか、その温度依存的変化を特定すること。
• c方向におけるTcを超えた電導度の低減の原因を解明し、構造的・磁気的転移とその関係を検討すること。
• 二ギャップs波モデルを用いて、2つの超伝導ギャップの結合強度を評価すること。

提案手法

• Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂の単結晶を用いて方向性点接触アンドレエフ反射分光法を実施した。
• ab面およびc軸に沿った測定を実施し、異方性のある電子的応答を比較した。
• 温度依存性としてゼロバイアス電導度を分析し、超伝導性および仮ギャップ行動の兆候を特定した。
• ab面スペクトルを二ギャップs波超伝導モデルにフィットさせ、ギャップサイズおよび結合強度を抽出した。
• アンドレエフ反射の理論的モデリングを用いて、電導度スペクトルを解釈し、超伝導的および仮ギャップ的寄与を区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂のab面に複数の超伝導ギャップが共存しているか？
• RQ2 c方向におけるゼロバイアス電導度はTcを超えてどのように変化し、その持続の原因は何か？
• RQ3 ab面で同定された2つの超伝導ギャップの結合強度は何か？
• RQ4 c方向で観察された仮ギャップは、構造的転移またはスピン密度波（SDW）転移に関連しているか？
• RQ5 系の異方性のある電子的性質は、超伝導性と磁気的秩序の相互作用をどのように反映しているか？

主な発見

• Tc未満のab面において、2つの明確に異なる超伝導ギャップが観測された。小さいギャップはBCS値未満であった。
• 大きな超伝導ギャップは、従来のBCS対応と比較して顕著に強化された結合強度を示した。
• c方向では、Tcを超えても低減したゼロバイアス電導度が持続しており、構造的・磁気的転移に関連する仮ギャップ状態を示唆している。
• ab面でもTcを超えた領域で電導度が低減しており、事前に形成された対または競合秩序の存在を示唆している。
• 二ギャップs波モデルはab面データに良好にフィットし、複数の超伝導チャネルの存在を確認した。
• 電導度の異方性行動は、鉄系超伝導体における電子的不均一性および競合秩序の役割を強調している。