[论文解读] 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 1

一句话总结

本研究在硫掺杂条件下绘制了KxFe2-ySe2-zSz（0≤z≤2）的磁性与超导相图，揭示了随着硫含量增加，超导转变温度（Tc）降低，当硫掺杂达到80%时完全消失。结果表明，Tc的抑制与Fe1位点占据率及Fe2-Se/S四面体畸变相关，确定Fe2位点的晶格不规则性是调控该材料基态的关键参数。

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.

研究动机与目标

• 理解硫取代如何调控KxFe2-ySe2-zSz中的超导与磁性特性。
• 确定Fe位点化学计量比与局部晶格环境在控制Tc中的作用。
• 识别决定超导与磁性基态之间转变的结构参数。

提出的方法

• 系统合成具有可控硫取代（0≤z≤2）的KxFe2-ySe2-zSz。
• 在全掺杂范围内测量磁性和电输运性质。
• 利用结构数据分析Fe位点占据率与局部配位几何结构。
• 将Tc与Fe1位点占据率及Fe2-Se/S四面体畸变相关联。
• 将化学计量比与局部晶格结构作为调控电子相的参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 硫掺杂（z）如何影响KxFe2-ySe2-zSz中的超导转变温度Tc？
• RQ2 Fe1位点占据率与Fe2位点配位在决定Tc与磁性行为中起什么作用？
• RQ3 Fe2-Se/S四面体的畸变如何影响电子基态？
• RQ4 哪些结构参数与硫取代导致的Tc抑制相关性最强？

主要发现

• 随着硫含量增加，超导Tc被抑制，在80%硫掺杂（z≈1.6）时完全消失。
• Tc随Fe1位点占据率增加及整体Fe化学计量比从z=0增至z=2而降低。
• 磁性与电导率性质强烈依赖于几乎完全占据的Fe2位点的局部环境。
• Fe2-Se/S四面体的不规则性成为调控该超导家族基态的关键结构参数。
• 本研究确定Fe2位点畸变为调控铁基硫属化物中超导性与磁性的关键调控参数。