[论文解读] 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 1

一句话总结

本研究调查了 Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂，揭示了超导性与铁磁相关性的共存。通过 XRD、输运性质、磁化率和比热测量，确定在 7.5 K 处发生二级相变，随后在 Tc = 2.8 K 处出现超导性，Ce 离子的体相铁磁相关性在 7.5 K 以下持续存在，并在 2.8 K 以下与超导性共存。

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.

研究动机与目标

• 研究 Ce 掺杂对新发现的 SrFBiS₂ 体系电子与磁性性质的影响。
• 确定 Ce 替代诱导的磁性与超导相变温度。
• 探索单一相材料中超导性与铁磁相关性的共存行为。
• 确定磁性相变的本质及其与超导性的关系。

提出的方法

• 采用 X 射线衍射（XRD）确认晶体结构与相纯度。
• 进行电输运测量以确定超导转变温度（Tc）。
• 开展磁化率与直流磁化率测量以检测铁磁有序。
• 测量比热以探究相变的热力学性质。
• 分析温度依赖性数据，以区分二级相变与超导相变。
• 关联磁性与电子响应，确认铁磁性与超导性的共存。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ce 掺杂对 SrFBiS₂ 电子与磁性性质有何影响？
• RQ2 在 Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂ 中，二级磁性相变发生在什么温度？
• RQ3 在此体系中，铁磁相关性存在时，超导性是否会出现？
• RQ4 Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂ 中超导性的临界温度 Tc 是多少？
• RQ5 铁磁相关性是否具有体相特性，其如何与超导性共存？

主要发现

• Sr₀.₅Ce₀.₅FBiS₂ 在 7.5 K 处表现出二级磁性相变，表明铁磁相关性的开始。
• 在 Tc = 2.8 K 处观察到超导转变，由电输运与比热测量结果证实。
• 直流磁化率与比热数据表明，Ce 离子在 7.5 K 以下具有体相铁磁相关性。
• 该体系表现出超导性与铁磁有序的共存，超导性在 2.8 K 以下出现。
• 在 Tc 处比热未出现尖锐异常，提示可能存在非常规配对机制。
• 共存关系具有鲁棒性，因为铁磁相关性可维持至超导转变温度以下。