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[转载]【Research】浙江大学物理系许祝安课题组 | Er₂O₂Bi化合物中反铁磁序与超导序共存

已有 524 次阅读 2021-7-28 16:10 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

RESEARCH ARTICLE
Lei Qiao, Ning-hua Wu, Tianhao Li, Siqi Wu, Zhuyi Zhang, Miaocong Li, Jiang Ma, Baijiang Lv, Yupeng Li, Chenchao Xu, Qian Tao, Chao Cao, Guang-Han Cao, and Zhu-An Xu,
Coexistence of superconductivity and antiferromagentic order in Er2O2Bi with anti-ThCr2Si2 structure, Front. Phys. 16(6), 63501 (2021)

 

Er2O2Bi化合物中反铁磁序与超导序共存

 

反铁磁序与超导的共存会带来更加复杂的基态,探索两者之间的关系有助于更深入地认识超导机理,为寻找新的非常规超导体带来契机。作为层状的反ThCr2Si2结构,Ln2O2Bi (Ln=Y和镧系)中既含有稀土元素,又会出现超导电性,成为最近的一个研究兴趣。特别是其中的稀土元素的4f电子是否局域,是否会与传导电子发生强的作用,对超导电性起到何种影响,是值得关注的问题。近期浙江大学物理系许祝安教授课题组"Coexistence of superconductivity and antiferromagentic order in Er2O2Bi with anti-ThCr2Si2 structure"Front. Phys. 16(6), 63501 (2021))的研究文章,通过电阻率、磁化强度、比热测量和第一性原理计算,研究了具有反ThCr2Si2结构的化合物Er2O2Bi中超导性和反铁磁顺序的共存。

 

Er2O2Bi(简称Er221)中Er元素带有114f电子,在化合物中常显示出局域的磁矩,同时以前的报道已经发现Er2O2Bi具有Tc=1.2 K的超导电性,但是号称需要添加CaO作为氧化剂以增加样品的氧含量才会得到超导电性。作者首先利用固相反应法制备出不同氧含量的Er221超导样品,通过系统的电阻率和磁性测量发现,最佳Er2O2Bi样品的超导转变温度为1.23 K,与其共存的反铁磁转变温度为3 K左右。磁性Er2O2Bi的超导上临界场为0.061 T,电声子耦合系数为0.53,这两个参数都与无磁性的Y2O2Bi材料十分相似,表明Er2O2BiY2O2Bi可能具备同样的超导起源。第一性原理计算显示,无论是在反铁磁态还是顺磁态,Er2O2Bi的费米面都主要由Bi 6p轨道组成,4f电子对费米面几乎没有贡献。

 

随着Er2OxBi中的x值从1.8增大到2.0,即氧含量的增加,超导转变温度从1 K上升到1.23 K,与此同时,反铁磁转变温度从3 K略微下降到了2.96 K,揭示了超导与反铁磁序可能存在竞争关系。霍尔效应测量显示,随着氧含量的增加,空穴型载流子浓度也在不断上升,这也许可以解释超导转变温度和反铁磁转变温度随氧含量的变化关系。对这个体系的研究为理解超导电性与4f电子之间的相互关系提供了新的例子。

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全文下载:


https://journal.hep.com.cn/fop/EN/pdf/10.1007/s11467-021-1076-7,    


https://link.springer.com/article/10.1007/s11467-021-1076-7 



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