BaFe2-xNixAs2 中磁激发的电子掺杂演化

我们利用非弹性中子散射（INS）谱学研究电子掺杂铁基超导体 BaFe$_{2-x}$Ni$_{x}$As$_{2}$（$x=0.096,0.15,0.18$）在整个布里渊区内的磁激发谱。$x=0.096$ 的样品接近最佳超导态（$T_c=20$ K），并具有共存的静态非公度磁有序；而 $x=0.15$ 和 $0.18$ 的样品则为电子过掺杂，$T_c$ 分别降低至 14 K 和 8 K，且不存在静态反铁磁（AF）有序。此前对未掺杂（$x=0$）和电子最佳掺杂（$x=0.1$）样品的 INS 研究发现，电子掺杂会改变母体化合物 BaFe$_2$As$_2$ 中低于 $\sim$100 meV 的自旋波，并在与超导耦合的公度反铁磁有序波矢处诱导产生中子自旋共振。虽然在新收集的 $x=0.096$ 样品数据中确认了早期工作的总体特征，但我们对共振的仔细温度依赖性研究表明，共振的 $Q$ 宽度在 $T_c$ 以下发生突变，这与最佳空穴掺杂的铁基超导体 Ba$_{0.67}$K$_{0.33}$Fe$_2$As$_2$ 类似。此外，我们确定了共振的色散关系，发现其随能量增加从公度变为横向非公度。当进一步电子掺杂至过掺杂铁基超导体（$x=0.15$ 和 $0.18$）时，共振在所有能量下均变弱且呈横向非公度，而高于 $\sim$100 meV 的自旋激发受掺杂影响不大。我们在整个布里渊区内对 $x=0.096,0.15,0.18$ 的绝对自旋激发强度测量证实了这样一种观点：低能自旋激发与巡游电子的耦合对于这些材料中的超导性至关重要，尽管高能自旋激发对掺杂的依赖性较弱。