[论文解读] Evidence of spin excitation gap in K0.86Fe1.73Se2 superconductor as revealed by M¨ ossbauer spectroscopy

Zhiwei Li, Xiaoming Ma+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2011

Iron-based superconductors research参考文献 2被引用 1

一句话总结

本研究利用穆斯堡尔谱学研究K₀.₈₆Fe₁.₇₃Se₂，揭示出自旋激发能隙∆E ≈ 5.1 meV，并发现超导性与反铁磁性共存。结果表明，反铁磁自旋激发可能在铁硒化物体系的超导机制中起关键作用。

ABSTRACT

Mossbauer spectroscopy was used to probe the site specific information of the K0.86Fe1.73Se2 superconductor. The results provide clear evidence of coexistence of superconductivity and antiferromagnetism with a large magnetic moment of about 2.22μB . A clear spin excitation gap, ∆E ≈ 5.1meV , is observed by analyzing the temperature dependence of the hyperfine magnetic field at the iron site within the spin wave excitation theory. Two kinds of lattice softening effect due to the superconducting transition and opening up of the spin excitation gap are observed, suggesting that the antiferromagnetic spin excitations may play an important role in the iron-selenide superconductors.

研究动机与目标

• 利用位点特异的穆斯堡尔谱学研究K₀.₈₆Fe₁.₇₃Se₂的磁性和电子性质。
• 确定这种铁基超导体中是否存在长程磁序与超导性的共存。
• 探测磁激发谱中自旋激发能隙的存在及其大小。
• 研究晶格软化效应与超导转变之间的相互作用。

提出的方法

• 采用穆斯堡尔谱学在K₀.₈₆Fe₁.₇₃Se₂的铁-57位点获得位点特异的超精细磁场所测量数据。
• 通过分析超精细磁场所随温度的变化，推断自旋波激发行为。
• 应用自旋波激发理论，从温度依赖的磁场所数据中提取自旋激发能隙能量∆E。
• 通过监测超导转变温度附近的超精细参数变化，识别晶格软化效应。
• 将观测到的磁响应与晶格响应进行比较，以区分超导性与自旋能隙形成各自的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 K₀.₈₆Fe₁.₇₃Se₂是否表现出自旋激发能隙？若存在，其大小是多少？
• RQ2 铁位点的超精细磁场所如何随温度变化？这对其自旋激发行为有何含义？
• RQ3 该体系中是否存在超导性与反铁磁序共存的证据？
• RQ4 晶格软化效应在超导转变与自旋激发谱中扮演何种角色？

主要发现

• 在K₀.₈₆Fe₁.₇₃Se₂中观察到明显的自旋激发能隙∆E ≈ 5.1 meV，表明磁激发谱具有能隙特征。
• 铁位点的超精细磁场所表现出与自旋波激发理论及能隙存在一致的温度依赖性。
• 测得较大的磁矩约2.22μB，证实了强局域磁序的存在。
• 识别出两种不同的晶格软化效应：一种与超导转变相关，另一种与自旋激发能隙的打开有关。
• 通过位点特异的光谱测量，证实了超导性与反铁磁性的共存。
• 结果表明，反铁磁自旋激发可能在铁硒化物体系的超导机制中起关键作用。