[论文解读] 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 1

一句话总结

本研究采用方向性点接触Andreev反射光谱技术对Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂单晶进行测量，揭示了在Tc以下ab平面内存在两个超导能隙，其中较小能隙低于BCS值，而较大能隙表现出强耦合特性。在c方向，零偏压电导在Tc以上仍保持减小，表明存在与结构相变和磁性转变相关的赝能隙。

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.

研究动机与目标

• 通过方向性点接触Andreev反射技术研究Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂中的超导能隙结构。
• 确定ab平面内是否存在多个超导能隙及其随温度的变化行为。
• 研究c方向中Tc以上持续存在的减小电导的起源，并探讨其与结构相变和磁性转变的关系。
• 利用双能隙s波模型评估两个超导能隙的耦合强度。

提出的方法

• 在Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂单晶上实施了方向性点接触Andreev反射光谱测量。
• 在ab平面和c轴方向均进行了测量，以比较各向异性电子响应特性。
• 分析了零偏压电导随温度的变化，以识别超导性和赝能隙行为的特征。
• 将ab平面光谱拟合至双能隙s波超导模型，以提取能隙大小和耦合强度。
• 通过Andreev反射的理论建模解释电导谱，并区分超导与赝能隙贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ba₀.₅₅K₀.₄₅Fe₂As₂的ab平面中是否存在多个共存的超导能隙？
• RQ2 在c方向，Tc以上零偏压电导如何演化，其持续存在的原因是什么？
• RQ3 ab平面中所识别出的两个超导能隙的耦合强度如何？
• RQ4 c方向中观察到的赝能隙是否与结构相变或自旋密度波（SDW）转变有关？
• RQ5 该体系各向异性的电子性质如何反映超导性与磁序之间的相互作用？

主要发现

• 在Tc以下的ab平面中观察到两个明显的超导能隙，其中较小能隙低于BCS值。
• 较大的超导能隙表现出显著增强的耦合强度，远超常规BCS配对机制。
• 在c方向，零偏压电导在Tc以上仍保持减小，表明存在与结构相变和磁性转变相关的赝能隙态。
• 在ab平面中也观察到Tc以上电导减小，提示存在成对库珀对或竞争序态。
• 双能隙s波模型能良好拟合ab平面数据，证实了多个超导通道的存在。
• 电导的各向异性行为凸显了电子非均匀性及竞争序在铁基超导体中的关键作用。