铁基超导体中的磁性与电荷动力学

在多种材料中，如铜氧化物、重费米子、有机盐以及最近发现的铁基超导体，超导电性往往出现在磁有序态附近。因此，人们认为邻近磁相的特征对于理解各类非常规超导体之间的差异以及超导机制至关重要。与铜氧化物中的反铁磁（AFM）序不同，铁基超导体中磁性及底层电子态的本质尚未被充分理解。无论是密度泛函理论还是基于原子物理和超交换的模型，都无法解释磁矩较小的现象。许多低能探测手段（如输运、STM和ARPES）测量到了类似于液晶中向列序的电子态强烈各向异性，但其物理起源尚无共识，且缺乏电子态的三维图像及其与磁态下光电导率之间关系的研究。使用第一性原理方法，我们得到了实验观测到的磁矩、光电导率以及电子态的各向异性。该理论将测量单粒子电子态的ARPES、探测固体粒子-空穴激发的光谱学以及测量磁矩的中子散射联系了起来。我们预测了光电导率中各向异性的表现形式，并表明磁相是由顺磁相通过Hund规则耦合能的大幅增加和动能的较小损失而产生的，这表明铁基超导体代表了一类新型化合物，其磁性本质介于近独立粒子的自旋密度波与局域矩的反铁磁态之间。