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研究快讯 | “12442”型铁基超导体RbCa2Fe4As4F2中奇异的第二峰效应
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EDITORS' SUGGESTION
Anomalous Second Magnetization Peak in 12442-Type RbCa2Fe4As4F2 Superconductors
Xiaolei Yi (易晓磊), Xiangzhuo Xing (邢相灼), Yan Meng (孟炎), Nan Zhou (周楠), Chunlei Wang (王春雷), Yue Sun (孙悦), and Zhixiang Shi (施智祥)
Chin. Phys. Lett. 2023, 40 (2): 027401
DOI: 10.1088/0256-307X/40/2/027401
文章亮点
通过磁通动力学研究，在具有一定无序度的“12442”型铁基超导体RbCa2Fe4As4F2单晶中观测到了随温度非单调演化的奇异第二峰效应。这一发现能够将高温超导体与低温超导体中常见的两种不同峰效应在同一体系中联系起来。该工作表明这两种不同的峰效应可能都与磁通晶格的弹性-塑性相变密切相关，同时证明磁通晶格的弹性-塑性相变和适量的磁通钉扎中心是产生第二峰效应的充要条件。
图：具有奇异第二峰效应的RbCa2Fe4As4F2单晶磁通相图。
“12442”型铁基超导体RbCa2Fe4As4F2中奇异的第二峰效应
研究背景
第二峰效应是存在于第二类超导体中一种有趣的磁通动力学现象，对于磁通物理的理解以及强电应用至关重要。目前，尽管已有多种理论模型被提出来解释该现象，但仍没有达成统一的认识。由于第二峰效应和磁通运动对缺陷的类型和密度非常敏感，因此找到具有相同超导转变温度但不同无序度的材料体系进行磁通动力学研究，是揭示第二峰效应物理起源的关键。然而，超导材料的转变温度通常受到无序度/缺陷的影响，且大多数高温超导体的母相通常需要化学掺杂来诱导出超导电性，导致材料中的无序度更加复杂。最新发现的铁基超导“12442”体系为解决上述问题提供了理想的研究平台，该体系无需化学掺杂即展现出28-37 K的超导电性。同时，该体系的交生结构特点使得其单晶样品的无序度在一定范围内相对可调。
内容简介
近日，东南大学施智祥教授、孙悦教授课题组和曲阜师范大学邢相灼博士、信阳师范学院易晓磊博士等人选取新型交生结构的铁基超导体RbCa2Fe4As4F2为研究对象，筛选出了具有相同超导转变温度（Tc ~ 31 K）但不同无序度的三种单晶样品。通过对比研究发现只有中等无序的样品表现出了显著的第二峰效应，钉扎力标度行为表明其占主导的钉扎类型从低温下的弱钉扎逐渐转变为高温下的强钉扎。通过微结构表征发现其层间存在扩大的Ca2F2层和扭曲的RbFe2As2层两种缺陷结构。磁弛豫测量结果表明该第二峰效应与磁通晶格的弹性-塑性相变密切相关。有趣的是，随着温度的升高，该第二峰形状逐渐演变为台阶状，最后在接近不可逆场附近呈现出尖峰的特征，这与低温超导体在高场下的第二峰行为非常相似，这种非单调的过渡行为暗示着高温超导体与低温超导体的两种第二峰效应可能具有相同的物理起源。
研究意义和重要性
该工作揭示了适量的磁通钉扎中心对于第二峰效应的必要性，它和磁通晶格的弹性-塑性相变是产生第二峰效应的充要条件。奇异的第二峰行为暗示了低温超导体在高场下的第二峰效应与高温超导体在低场下的第二峰效应可能具有相同的起源。该研究成果加深了对第二类超导体中第二峰效应的认识与理解。
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