FeSe单晶的高压研究进展

摘要：

FeSe及其衍生化合物是近年来铁基高温超导领域的研究热点.在常压下,FeSe会首先在Ts=90 K形成非磁性的电子向列序,然后在Tc≈8 K出现超导电性;对FeSe施加压力会诱导长程反铁磁序,在更高压力下实现T≈37 K的高温超导.澄清高温超导与正常态电子向列序和长程反铁磁序的关系对阐明高温超导机理具有重要意义.针对这一问题,利用立方六面砧高压装置对FeSe单晶开展了较详细的高压电输运性质测量,取得了重要进展.首先,绘制了FeSe单晶完整的温度-压力相图,具体展示了电子向列序、压致长程反铁磁序和超导相随压力的演化关系,观察到圆拱形的反铁磁相界Tm(P),并揭示3种电子序之间的竞争关系;对应电子向列序和反铁磁序被压制的临界压力,FeSe的超导转变温度Tc呈台阶式升高,最终在Pc≈6 GPa实现了Tcmax=38.5 K的高温超导.高压霍尔效应测试表明,在2 GPa附近向列序的消失和反铁磁序的出现伴随着费米面重构,正常态从电子型载流子主导转变为空穴型主导,而且霍尔系数在Pc(即Tcmax)附近出现显著增强,表明临界反铁磁涨落对实现高温超导具有重要作用.结合第一性原理计算,进一步证实FeSe在高压下存在电子型与空穴型费米面,支持与FeAs基高温超导体系类似的费米面嵌套机制,对统一理解FeSe基和FeAs基高温超导机理提供了重要依据.

关键词：FeSe、高压调控、非常规超导、磁性量子临界点

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资助基金：国家自然科学基金11574377;中国科学院战略性先导科技专项B类XDB07020100;中国科学院前沿科学重点项目QYZDB-SSW-SLH013;国家重点基础研究发展计划2014CB921500

在线出版日期：2018-06-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3925-3934