FeS：结构与组成对超导性和磁性的关系
超导电性
2017-01-11 v1 材料科学
摘要
铁硫族化合物的结构和组成与磁性和超导性有着微妙的关系。在本报告中，我们研究了硫化铁层状四方相(t-FeS)，并与三维六方相(h-FeS)进行比较。X射线衍射揭示 t-FeS 和 h-FeS 在室温以下均不存在结构相变，并给出此处所研究样品的相组成分别为 Fe0.93(1)S 和 Fe0.84(1)S。大于 3.68 A 的 a 晶格参数对于引发硫化铁中的体超导性具有重要意义，其受组成和结构细节（如铁化学计量比和空位浓度）控制。虽然 a = 3.4436(1) A 的 h-FeS 在远高于室温处具有磁有序，我们的 a =3.6779(8)A 的 t-FeS 在 Tc = 4 K 以下表现出丝状超导性，超导体积分数小于 15%。同样对于 t-FeS，磁化率在 ~15 K 处显示异常，中子衍射揭示在 TN = 116 K 以下存在公度反铁磁有序，波矢 km= (0.25,0.25,0) 和 0.46(2)uB/Fe。尽管此处使用两种合成路径来稳定 t 与 h 晶体结构（水热法与固相法），中子散射显示两种 FeS 化合物均在 ~1000 nm 的片或块以及 ~20 nm 的较小颗粒两个长度尺度上有序。第一性原理计算揭示 t-FeS 的电子和磁性性质对结构高度敏感，预测我们的化合物（硫高度为 zS ~0.252）具有边际反铁磁不稳定性，有序能约为 ~11 meV/Fe，而 h-FeS 是磁稳定的。
引用
@article{arxiv.1603.01598,
title = {FeS: Structure and Composition Relations to Superconductivity and Magnetism},
author = {S. J. Kuhn and M. K. Kidder and W. M. Chance and C. dela Cruz and M. A. McGuire and D. S. Parker and L. Li and L. Debeer-Schmitt and J. Ermentrout and K. Littrell and M. R. Eskildsen and A. S. Sefat},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.01598},
year = {2017}
}
备注
14 pages, 7 figures