[论文解读] Phase diagram and oxygen annealing effect of FeTe1-xSex iron-based superconductor

Yuki Kawasaki, K. Deguchi+7 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2011

Iron-based superconductors research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究通过磁化率测量绘制了FeTe1-xSe铁基超导体的相图，发现氧退火可在x ≥ 0.1时诱导体超导性，显著降低与原生样品相比的超导转变阈值。氧掺杂抑制反铁磁序并增强超导相干性，表明氧在稳定超导态中起关键作用。

ABSTRACT

Phase diagrams of as-grown and O2-annealed FeTe1-xSex determined from magnetic susceptibility measurement were obtained. For as-grown samples, the antiferromagnetic order was fully suppressed in the range region x \geq 0.15, and weak superconductivity appeared when x \geq 0.1. Beginning at x = 0.5, weak superconductivity was found to evolve into bulk superconductivity. Interestingly, for O2-annealed samples, complete suppression of magnetic order and the occurrence of bulk superconductivity were observed when x \geq 0.1. We found that O2-annealing induces bulk superconductivity for FeTe1-xSex. Oxygen probably plays a key role in the suppression of the magnetic order and the appearance of bulk superconductivity.

研究动机与目标

• 通过磁化率测量确定FeTe1-xSe中的磁性与超导相边界。
• 研究氧退火如何改变FeTe1-xSe的超导与磁性性质。
• 阐明氧在抑制反铁磁序与增强超导性中的作用。
• 与原生样品相比，建立O2退火FeTe1-xSe的修订相图。

提出的方法

• 在不同x（Se含量）下，对原生样品和O2退火FeTe1-xSe样品进行了磁化率测量。
• 通过分析温度依赖的磁化率曲线来识别相变。
• 在O2气氛下于高温进行氧退火，以改变样品的氧含量。
• 通过检测超导转变的 onset 和反铁磁序的抑制来绘制相边界。
• 利用数据构建原生样品与O2退火样品的对比相图。
• 根据超导 onset 温度和磁有序温度的偏移推断氧的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 氧退火如何影响FeTe1-xSe的超导转变温度与磁序？
• RQ2 在O2退火FeTe1-xSe中，体超导性在何种临界硒浓度（x）下出现？
• RQ3 O2退火FeTe1-xSe的相图与原生样品有何不同？
• RQ4 氧在抑制反铁磁序与稳定超导性中起何作用？
• RQ5 氧掺杂能否降低FeTe1-xSe中体超导性的阈值？

主要发现

• 对于原生FeTe1-xSe，当x ≥ 0.15时，反铁磁序被完全抑制，且在x ≥ 0.1时出现弱超导性。
• 在原生样品中，体超导性在x ≥ 0.5时出现，表明宏观超导相干性的阈值。
• O2退火后，体超导性在x ≥ 0.1时即可实现，显著降低了所需的Se含量。
• 氧退火在x ≥ 0.1时完全抑制反铁磁序，表明磁涨落被显著增强抑制。
• 结果表明，氧掺杂通过抑制竞争性磁序，在稳定超导态中起关键作用。
• 修订后的相图显示，O2退火样品的体超导性在比原生样品更宽的组分范围内存在。