[論文レビュー] Magnetic and superconducting phase diagram of KxFe2-ySe2-zSz (0<=z<=2)

Hechang Lei, Kefeng Wang+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2011

Iron-based superconductors research被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、KxFe2-ySe2-zSz (0≤z≤2) における硫黄置換下での磁気的および超伝導的相図をマップし、超伝導転移温度（Tc）が硫黄含有量の増加に伴い低下し、80%のSドーピングで消失することを明らかにした。結果は、Tcの抑制がFe1サイトの占有状態およびFe2-Se/Sテトラヘドロンの歪みに関連しており、Fe2サイトにおける格子不規則性が材料の基底状態を制御する重要なパラメータであることを特定した。

ABSTRACT

We report structurally tuned superconductivity in KxFe2-ySe2-zSz (0<=z<=2) phase diagram. Superconducting Tc is suppressed as S is incorporated into the lattice, eventually vanishing at 80% of S. The magnetic and conductivity properties can be related to stoichiometry on poorly occupied Fe1 site and the local environment of nearly fully occupied Fe2 site. The decreasing Tc coincides with the increasing Fe1 occupancy and the overall increase in Fe stoichiometry from z = 0 to z = 2. Our results indicate that the irregularity of Fe2-Se/S tetrahedron is an important controlling parameter that can be used to tune the ground state in the new superconductor family.

研究の動機と目的

• KxFe2-ySe2-zSzにおける硫黄置換が超伝導的および磁気的性質をどのように制御するかを理解すること。
• Feサイト化学计量と局所的格子環境がTcを制御する役割を特定すること。
• 超伝導的および磁気的基底状態の遷移を支配する構造的パラメータを同定すること。

提案手法

• 制御された硫黄置換（0≤z≤2）を用いたKxFe2-ySe2-zSzの体系的合成。
• 全ドーピング範囲における磁気的および電気的輸送特性の測定。
• 構造的データを用いたFeサイト占有状態および局所的配位子幾何学の分析。
• TcとFe1サイト占有状態およびFe2-Se/Sテトラヘドロン歪みの相関関係の特定。
• 化学计量および局所的格子構造を電子相制御の調整パラメータとしての使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 硫黄ドーピング（z）は、KxFe2-ySe2-zSzにおける超伝導転移温度Tcにどのように影響するか？
• RQ2 Fe1サイト占有状態およびFe2サイト配位子がTcおよび磁気的挙動を決定づける役割は何か？
• RQ3 Fe2-Se/Sテトラヘドロンの歪みは、電子的基底状態にどのように影響するか？
• RQ4 硫黄置換に伴うTc抑制と最も強く相関する構造的パラメータは何か？

主な発見

• 超伝導的Tcは硫黄含有量の増加に伴い抑制され、80%のSドーピング（z≈1.6）で完全に消失する。
• TcはFe1サイト占有状態の増加および全体的なFe化学计量がz=0からz=2にかけて上昇するに従い低下する。
• 磁気的および導電性特性は、ほぼ完全に占有されたFe2サイトの局所的環境と強く相関している。
• Fe2-Se/Sテトラヘドロンの不規則性は、この超伝導体群における基底状態を制御する重要な構造的パラメータとして浮き彫りになった。
• 本研究は、Fe2サイト歪みが鉄族 chalcogenide における超伝導性および磁性を制御する鍵となる調整パラメータであると特定した。