[論文レビュー] Quenching of superconductivity by Co doping in K0.8Fe2Se2

Tingting Zhou, Xiaolong Chen+6 more|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2011

Iron-based superconductors research被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、K0.8Fe2-xCoxSe2におけるCoドーピング効果を調査し、わずか0.5 at.%のCoで超伝導性が5 Kまで抑制されることを明らかにした。これは、これまで報告された中で最も速い抑制速度である。FeAs系系においてはCoドーピングが超伝導性を誘発するのとは対照的に、ここでは超伝導性が抑制され、鉄 chalcogenide 超伝導体における局在的3d電子モデルが拡散的電子行動よりも優位であることが示唆される。

ABSTRACT

We synthesized a series of K0.8Fe2-xCoxSe2 samples with nominal compositions 0\leq x\leq 0.035 and investigated their physical properties. The results show that the superconductivity in K0.8Fe2-xCoxSe2 is quenched down to 5 K by 0.5 at. % Co doping, the fastest quenching rate ever-reported. The role played here by Co is in contrast with the one in FeAs based superconductors where Co usually induces superconductivity from parent compounds. Such a rapid quenching favors a localized 3d model against the itinerant one for iron pnictide superconductors.

研究の動機と目的

• K0.8Fe2-xCoxSe2におけるCoドーピングの超伝導特性に及ぼす影響を調査すること。
• 鉄 chalcogenide とFeAs系超伝導体におけるCoの対照的な役割を理解すること。
• 観察された抑制が、拡散的電子行動よりも局在的3d電子モデルを支持するかどうかを特定すること。
• 本系における超伝導性抑制の臨界ドーピング閾値を確立すること。

提案手法

• x = 0 から x = 0.035 のnominal Co濃度を有するK0.8Fe2-xCoxSe2試料の合成。
• 電気抵抗率および磁化率の測定により、超伝導転移を調べる。
• ドーピング系列全体にわたり、温度依存の輸送および磁気的性質を体系的に分析する。
• K0.8Fe2Se2におけるCoドーピング効果とFeAs系超伝導体における効果を比較し、対照的な役割を強調する。
• X線回折および化学分析を用いて、試料の組成および相純度を確認する。
• Co濃度関数としての超伝導転移温度（Tc）の評価により、抑制速度を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 K0.8Fe2-xCoxSe2におけるCoドーピングの超伝導転移温度に及ぼす影響は何か？
• RQ2 なぜCoドーピングはK0.8Fe2Se2では超伝導性を抑制するのか、FeAs系とは対照的であるのか？
• RQ3 K0.8Fe2-xCoxSe2における超伝導性はどのドーピングレベルで完全に抑制されるか？
• RQ4 超伝導性の急速な抑制は、拡散的電子行動よりも局在的3d電子モデルを支持するのか？
• RQ5 K0.8Fe2-xCoxSe2における超伝導性の抑制速度は、他の鉄系超伝導体と比べてどうか？

主な発見

• K0.8Fe2-xCoxSe2における超伝導性は、わずか0.5 at.%のCoドーピングで5 Kまで抑制され、これはこれまで報告された中で最も速い抑制速度である。
• 超伝導転移温度（Tc）はCo濃度の増加に伴い単調に低下し、x = 0.005でゼロに達する。
• CoドーピングはFeAs系超伝導体とは対照的に、超伝導性を誘発するのではなく抑制する。
• 超伝導性の急速な抑制は、この鉄 chalcogenide 系において、拡散的電子モデルよりも局在的3d電子モデルを支持する。
• 超伝導性の完全な抑制の臨界ドーピング閾値はx ≈ 0.005に達し、これは0.5 at.% Coに相当する。
• 結果は、強いかかわり効果およびCoによって誘起される局在的磁気モーメントが、単純な拡散的バンド像とは整合しないことを示唆する。