插层三元铁硒超导体的电子结构和磁性质的理论研究.pdf

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1、新型铁基超导体专题插层三元铁硒超导体的电子结构和磁性质的理论研究＊卢仲毅１，１，２１２，３闫循旺高淼向涛（１中国人民大学物理系北京１００８７２）（２中国科学院理论物理研究所北京１００１９０）（３中国科学院物理研究所北京１００１９０）摘要最近发现的插层三元铁硒超导体ＡｙＦｅｘＳｅ２（Ａ＝Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ和／或Ｔｌ）显示诸多新颖现象．为了澄清这些现象，作者分别计算了没有铁空位的基于完整四方ＦｅＳｅ层的ＡＦｅ２Ｓｅ２，含有四分之一铁空位的４×２或２×２超结构的ＡＦｅ１．５Ｓｅ２，以及含有五分之一铁空位的槡５×５槡超结构的Ａ０．８Ｆｅ１．６Ｓｅ２三种情况下的电子结构和相应的磁构型，发现ＡＦｅ２Ｓｅ

2、２是双共线反铁磁的半金属，而ＡＦｅ１．５Ｓｅ２和Ａ０．８Ｆｅ１．６Ｓｅ２则是分别具有数十和数百毫电子伏特能隙的反铁磁半导体，并分别处于共线反铁磁长程序和区块化棋盘反铁磁长程序中．作者还分析和讨论了ＡｙＦｅｘＳｅ２的这些基本电子结构可能对超导性质的影响．关键词铁基超导体，反铁磁半金属，三元铁硒化合物，反铁磁半导体，电子结构计算Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｔｅｒｎａｒｙｉｒｏｎ－ｓｅｌｅｎｉｄｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ１，１，２１２，３ＬＵＺｈｏｎｇ－ＹｉＹＡＮＸ

3、ｕｎ－ＷａｎｇＧＡＯＭｉａｏＸＩＡＮＧＴａｏ（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＲｅｎｍｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７２，Ｃｈｉｎａ）（２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）（３ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｎｅｗｌｙｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｔｅｒｎａｒｙｉｒｏｎ－ｓｅｌｅｎｉｄｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄ

4、ｕｃｔｏｒｓＡｙＦｅｘＳｅ２（Ａ＝Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，ａｎｄ／ｏｒＴｌ）ｓｈｏｗｎｏｖｅｌｐｈｅｎｏｍｅｎａ．Ｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎａ，ｗｅｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｉｒｓｔ－ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｎＡＦｅ２Ｓｅ２ｗｉｔｈｐｅｒｆｅｃｔｔｅｔｒａｇｏｎａｌＦｅＳｅｌａｙｅｒｓ，ＡＦｅ１．５Ｓｅ２ｗｉｔｈｏｎｅ－ｑｕａｒｔｅｒＦｅｖａｃａｎｃｉｅｓｏｒｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅ４×２ｏｒ２×２ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄＡ０．８Ｆｅ１．６Ｓｅ２ｗｉｔｈｏｎｅ－ｆｉｆｔｈＦｅｖａｃａｎｃｉｅｓｉｎｔｈｅ槡５×

5、５ｓｕ槡ｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＷｅｆｉｎｄｔｈａｔｔｈｅＡＦｅ２Ｓｅ２ｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｒｅｂｉ－ｃｏｌｌｉｎｅａｒａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｍｉｍｅｔ－ａｌｓ，ｗｈｉｌｅｂｏｔｈＡＦｅ１．５Ｓｅ２ａｎｄＡ０．８Ｆｅ１．６Ｓｅ２ａｒｅａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｗｉｔｈｂａｎｄｇａｐｓｏｆｄｏｚｅｎｓａｎｄｈｕｎｄｒｅｄｓｏｆｍｅＶ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｔｈｅｉｒｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｅｓａｒｅｉｎａｃｏｌｌｉｎｅａｒａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｏｒｄｅｒａｎｄｂｌｏｃｋｅｄｃｈｅｃｋｅｒｂｏａｒｄａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔ

6、ｉｃｏｒｄｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｐｈｙｓｉｃｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｉｒｏｎ－ｐｎｉｃｔｉｄｅｓ，ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｍｉｍｅｔａｌｓ，ｔｅｒｎａｒｙｉｒｏｎ－ｓｅｌｅｎｉｄｅｓ，ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ出现不利于超导的传统观念，强烈地吸引人们的注１引言意．随即，中国物理学工作者在这类材料的制备及物性和机理的研究方面发挥了非常重要的作用．铁基２００８年２月，日本学者Ｈｏｓｏｎｏ研究组发现铁超导体是目前发现的第二类高温

7、超导体，对其研究基材料ＬａＦｅＡｓＯ在用氟（Ｆ）部分替换氧（Ｏ）的情况＊　国家自然科学基金（批准号：１０７２５４１９）资助项目下（掺杂浓度５％—１２％），呈现出超导现象，超导临２０１１－０６－１５收到［１］界温度达到２６Ｋ．这一发现打破了磁性铁元素的通讯联系人．Ｅｍａｉｌ：ｚｌｕ＠ｒｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ·５２７·物理·４０卷（２０１１年）８期ｈｔｔｐ：??ｗｗｗ．ｗｕｌｉ．ａｃ．ｃｎ新型铁基超导体专题［９，１０］有助于进