[论文解读] Narrow superconductivity window and Kondo-like behavior in Ni-doped LaFeAsO

Guang‐Han Cao, Shuai Jiang+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2008

Iron-based superconductors research被引用 1

一句话总结

本研究探究了LaFeAsO中Ni掺杂的影响，发现超导窗口极窄，位于x = 0.03至0.06之间，且在x = 0.04时Tc达到最大值6.5 K。磁化率增强以及Tc超过Pauli极限的迹象表明存在强电子关联效应和类似Kondo的行为，这与F掺杂体系中较高的Tc形成对比。

ABSTRACT

We have studied Ni-substitution effect in LaFe$_{1-x}$Ni$_{x}$AsO ($0\leq x \leq0.1$) by the measurements of x-ray diffraction, electrical resistivity, magnetic susceptibility, and heat capacity. The nickel doping drastically suppresses the resistivity anomaly associated with spin-density-wave ordering in the parent compound. Superconductivity emerges in a narrow region of $0.03\leq x \leq0.06$ with the maximum $T_c$ of 6.5 K at $x$=0.04, where enhanced magnetic susceptibility shows up. The upper critical field at zero temperature is estimated to exceed the Pauli paramagnetic limit. The much lowered $T_c$ in comparison with LaFeAsO$_{1-x}$F$_{x}$ system is discussed.

研究动机与目标

• 研究Ni取代对LaFeAsO结构、电子及超导性质的影响。
• 理解超导窗口狭窄以及Tc相比F掺杂体系被抑制的起源。
• 通过磁化率和电子响应探测类似Kondo行为的出现。

提出的方法

• X射线衍射分析Ni掺杂（x = 0–0.1）引起的结构变化。
• 电阻率测量以追踪自旋密度波序的抑制。
• 磁化率测量以检测增强的顺磁响应和超导转变。
• 比热测量以确认超导转变并估算上临界磁场。
• 将上临界磁场外推至零温，以评估其是否偏离Pauli极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ni掺杂如何影响母相LaFeAsO中的自旋密度波序？
• RQ2 超导在何种Ni浓度范围内出现？其最大Tc是多少？
• RQ3 为何Ni掺杂LaFeAsO中的Tc显著低于F掺杂体系中的Tc？
• RQ4 有哪些证据支持Ni掺杂体系中存在类似Kondo的行为？
• RQ5 上临界磁场是否超过Pauli顺磁极限？这又意味着什么？

主要发现

• Ni掺杂抑制了母相化合物中与自旋密度波序相关的电阻率异常。
• 超导仅在窄范围掺杂浓度内出现：0.03 ≤ x ≤ 0.06，且在x = 0.04时Tc达到峰值6.5 K。
• 在x = 0.04时观察到增强的磁化率，表明存在强电子关联效应。
• 将上临界磁场外推至零温后超出Pauli顺磁极限，提示配对机制具有非传统特性。
• Ni掺杂LaFeAsO中的最大Tc显著低于F掺杂对应体系，表明超导配对较弱。
• 磁化率增强与高上临界磁场共存，支持存在类似Kondo行为。