СвеÑÑ Ð¿Ñоводники на оÑнове железа - ÐÑаÑкоÑÑоÑнÑе визиÑÑ ...
СвеÑÑ Ð¿Ñоводники на оÑнове железа - ÐÑаÑкоÑÑоÑнÑе визиÑÑ ...
СвеÑÑ Ð¿Ñоводники на оÑнове железа - ÐÑаÑкоÑÑоÑнÑе визиÑÑ ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Сверхпроводники на основе железа:<br />
электронная структура и электронные свойства<br />
А. А. Кордюк<br />
Институт металлофизики НАН Украины
Темы<br />
• Электронная структура<br />
• Сверхпроводящая щель<br />
• Собственная энергия<br />
• Магнетизм
Ферро-пниктиды –<br />
сверхпроводники на основе железа
Iron-based superconductors<br />
Hai-Hu Wen and Shiliang Li, Annu. Rev. Condens.Matter Phys. 2011
Критические параметры FeSC<br />
Moll et al. Nature Materials 2010
Критические параметры FeSC<br />
Moll et al. Nature Materials 2010
Провода на Ba(K)Fe 2 As 2<br />
Сегодня, во всем мире, чрезвычайно активно развивается технология<br />
изготовления проводов на основе железосодержащих сверхпроводников.<br />
Очевидные песпективы: по крит.полю они значительно превосходят как<br />
Nb 3 Sn так и MgB2, а Jc повышается день ото дня.<br />
J.D. Weiss et al. Nature Materials 2012
Iron-based superconductors<br />
11<br />
FeSe<br />
FeTe<br />
111<br />
LiFeAs<br />
122<br />
BaFe 2 As 2<br />
1111<br />
LaFeAsO<br />
Paglione & Greene, Nat. Phys. (2010)
Phase diagrams<br />
H.-H.Wen & S.Li Annu. Rev. Cond. Mat.<br />
Phys. 2011<br />
S.Nandi et al. PRL 2010<br />
H.Luetkens et al. Nature Mat. 2009<br />
N.Katayama et al. arXiv:1003.4525<br />
Y.J.Yan et al. arXiv:1104.4941<br />
Basov & Chubukov Nature Phys. 2011
Phase diagrams<br />
111<br />
S.Jiang et al. J.Phys.Cond.Matt. 2009<br />
X.C.Wang et al. High<br />
Pressure Research 2011
Электронная структура
FeSC electronic band structure<br />
Yaresko 2010
inding energy (eV)<br />
-0.5 0.5<br />
FeSC electronic band structure<br />
Γ xy<br />
Γ yz<br />
X yz<br />
Γ<br />
d xy<br />
d xz<br />
d yz<br />
in-plane momentum<br />
X xy<br />
X<br />
Γ<br />
X<br />
Γ<br />
X
Iron-based superconductors<br />
11<br />
FeSe<br />
FeTe<br />
111<br />
LiFeAs<br />
122<br />
BaFe 2 As 2<br />
1111<br />
LaFeAsO<br />
ARPESable<br />
Paglione & Greene, Nat. Phys. (2010)
111<br />
LiFeAs (T c = 18 K, non-magnetic)<br />
NaFeAs (T c = 9-26 K, T AF = 40 K)
Perfectly ARPESable LiFeAs<br />
1. Superconducting with T c = 18 K but non-magnetic…<br />
2. Stoichiometric = impurity clean.<br />
3. Perfectly two-dimensional Fe-3dxy band well separated from other bands:<br />
easy to analyse its fine structure.<br />
4. Cleaves between the two Li layers => non-polar surface.
Fermi surface of LiFeAs<br />
Energy (eV)<br />
Kordyuk, J. Supercond. Nov. Magn. 2012<br />
polarization<br />
Momentum<br />
Borisenko PRL 2010 Kordyuk PRB 2010
122<br />
electron doped<br />
BFA ▪ Ba(Fe 1-x Co x ) 2 As 2 (BFCA)
122<br />
hole doped<br />
BaFe 2 As 2 (BFA) ▪ Ba 1-x K x Fe 2 As 2 (BKFA) ▪ KFA<br />
Ba 1-x Na x Fe 2 As 2 (BNFA)
Fermi surface of BKFA<br />
electrons<br />
holes
Fermi surface of BKFA<br />
electrons<br />
holes<br />
Mazin & Schmalian 2009<br />
Ding EPL 2008<br />
Tesanovic Physics 2009<br />
Shimojima Science 2011<br />
Hu & Ding arXiv:1107.1334
Fermi surface of BKFA<br />
A. A. Kordyuk, J. Supercond. Nov. Magn. 2012<br />
V. Zabolotnyy Nature 2009
FS‘s of iron-based superconductors<br />
D. Evtushinsky 2011
FS‘s of iron-based superconductors<br />
D. Evtushinsky 2011
Rb-FeSe<br />
12% RbFe 2 Se 2<br />
Borisenko arXiv:1204.1316
Rb-FeSe<br />
88% Rb 2 Fe 4 Se 5<br />
Borisenko arXiv:1204.1316
DOS<br />
BFA: density of states<br />
BFA<br />
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2<br />
Binding energy (eV)<br />
Zabolotnyy 2011
DOS<br />
BFA: density of states<br />
A x Fe 2 Se 2 (31K)<br />
BFCA (26K)<br />
LiFeAs (18K)<br />
BFA<br />
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2<br />
Binding energy (eV)<br />
Zabolotnyy 2011
DOS<br />
BFA: density of states<br />
BKFA (38K)<br />
A x Fe 2 Se 2 (31K)<br />
BFCA (26K)<br />
LiFeAs (18K)<br />
BFA<br />
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2<br />
Binding energy (eV)<br />
Zabolotnyy 2011
DOS<br />
Hole doped KFA<br />
BFA: density of states<br />
BKFA (38K)<br />
A x Fe 2 Se 2 (31K)<br />
BFCA (26K)<br />
LiFeAs (18K)<br />
BFA<br />
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2<br />
Binding energy (eV)<br />
Zabolotnyy 2011
DOS<br />
Hole doped KFA<br />
BFA: density of states<br />
BKFA (38K)<br />
A x Fe 2 Se 2 (31K)<br />
BFCA (26K)<br />
LiFeAs (18K)<br />
BFA<br />
KFA (4K) <br />
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2<br />
Binding energy (eV)<br />
Zabolotnyy 2011
inding energy (eV)<br />
FeSC: электронная структура и сверхпроводимость<br />
-0.5 0.5<br />
A x Fe 2 Se 2 (31K)<br />
BFCA (26K)<br />
LiFeAs (18K)<br />
BKFA (38K)<br />
Γ<br />
X<br />
in-plane momentum<br />
d x d xz d yz<br />
Kordyuk Low Temp Phys 2012
FeSC: электронная структура и сверхпроводимость<br />
Borisenko arXiv:1204.1316
Выводы<br />
• Механизм сверхпроводящего спаривания в FeSC остается<br />
пока невыясненным, но можно сказать, что электронная<br />
структура здесь является определяющей: максимальную<br />
склонность к сверхпроводимости демонстрируют<br />
исключительно системы с предельно малыми (близкими к<br />
топологическому переходу) поверхностями Ферми<br />
определенной симметрии (Fe 3d yz/zx ).<br />
• Именно сложность электронной структуры этих<br />
материалов позволила обнаружить указанную корреляцию<br />
и указать путь к увеличению T C (дырочное допирование<br />
BKFA или LiFeAs).
Сверхпроводящая щель
Сверхпроводящая щель в LiFeAs<br />
Borisenko Symmetry 2012
Сверхпроводящая щель в LiFeAs<br />
Borisenko Symmetry 2012
Сверхпроводящая щель в LiFeAs<br />
Borisenko Symmetry 2012
Сверхпроводящая щель в LiFeAs<br />
Borisenko Symmetry 2012
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky PRB 2009
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky PRB 2009
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky PRB 2009
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky PRB 2009
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky NJP 2009
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky NJP 2009
Energy<br />
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Momentum<br />
Evtushinsky arXiv:1106.4584
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky arXiv:1204.2432
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Evtushinsky arXiv:1204.2432
Сверхпроводящая щель в BKFA<br />
Δ correlates with the orbital composition:<br />
Δ = 3–4 meV for 3dxy and 3dz2<br />
Δ = 10.5 meV for 3dxz/yz.<br />
Evtushinsky arXiv:1204.2432
122<br />
isovalent doping<br />
BaFe 2 (As 1-x P x ) 2 (BFAP)
H. Shishido et al. PRL 2010
Сверхпроводящая щель в BFPA<br />
T. Yoshida et al. arXiv:1008.2080v1
Сверхпроводящая щель в BFPA<br />
Y. Zhang et al. arXiv:1109.0229
Собственная энергия
LiFeAs: renormalization<br />
l = l el + l ph = 2 + 1.38<br />
Kordyuk PRB 2010
LiFeAs: renormalization<br />
l = l el + l ph = 2 + 1.38<br />
Kordyuk PRB 2010
LiFeAs: renormalization<br />
Kordyuk PRB 2010
Магнетизм
SC & SDW<br />
Kopaev & Rusinov Phys. Let. A 1987…
SC & SDW<br />
Kopaev & Rusinov Phys. Let. A 1987…
SC & SDW<br />
Yaresko 2011
Magnetic ordering and FS nesting<br />
Pro:<br />
any time when the FS nesting is good<br />
(BFA and other parent compounds of<br />
122 family, NaFeAs), the SDW is<br />
present, and when nesting is poor or<br />
absent (superconducting BKFA, BFCA,<br />
BFAP, and stoichiometric LiFeAs), there<br />
is no magnetic ordering.<br />
Con:<br />
Fe 1+y Te shows dierent spin order,<br />
despite having very similar FS topology
Magnetic ordering and FS nesting<br />
Yi PRB 2009
Collaboration<br />
IMP<br />
Daniil Evtushinsky<br />
Alexander Plyushchay<br />
Roman Viznichenko<br />
ARPES, IFW Dresden<br />
Sergey Borisenko<br />
Volodymyr Zabolotny<br />
Timur Kim<br />
Dmytro Inosov<br />
Andreas Koitzsch<br />
Roland Hübel<br />
Jörg Fink<br />
ARPES Worldwide<br />
Mark Golden (UvA)<br />
Toni Valla (BNL)<br />
…<br />
Neutron Scattering<br />
Vladimir Hinkov<br />
Bernhard Keimer<br />
Dmytro Inosov<br />
STM & Transport<br />
Cristian Hess<br />
Bernd Buehner<br />
Alexey Pan<br />
Vladimir Karbovskii<br />
Theory<br />
Alexander Yaresko<br />
Eugene Krasovskii<br />
Thomas Dahm<br />
Doug Scalapino<br />
Andrey Chubukov<br />
Ilya Eremin
Single Crystals<br />
Cuprates<br />
Helmut Berger (EPFL Lausanne)<br />
Chengtian Lin (MPI Stuttgart)<br />
S. Ono, Yoichi Ando (CRIEPI Tokyo)<br />
Iron based superconductors<br />
Igor Morozov (MSU)<br />
Chengtian Lin<br />
S. Aswartham (IFW)<br />
S. Wurmhel (IFW)<br />
G. Behr (IFW)<br />
Hai-Hu Wen (IoP Beijing)<br />
Topological insulators<br />
Helmut Berger<br />
S. Wurmhel
Synchrotron Light<br />
BESSY (Berlin)<br />
Emile Rienks<br />
Rolf Follath<br />
Andrei Varykhalov<br />
Serguei Molodtsov<br />
SLS (PSI Villigen)<br />
Ming Shi<br />
Vladimir Strocov<br />
Luc Patthey<br />
Joel Mesot<br />
ELETTRA (Trieste)<br />
Alexei Barinov<br />
Pavel Dudin<br />
Stefano Turchini
Благодарю за внимание!<br />
Доклад поддержан программой Фонда Дмитрия Зимина «Династия»<br />
«Краткосрочные визиты иностранных ученых в Россию»
Change language