软 X 射线光谱与密度泛函理论探测 Co 掺杂 $\textrm{Fe}\textrm{Se}$ 超导体的电子结构

我们利用 X 射线衍射、X 射线光谱学和密度泛函理论研究了 $\textrm{Fe}_{1-x}\textrm{Co}_x\textrm{Se}$ 体系（$x=0$, 0.25, 0.5, 0.75 和 1.0）的晶体和电子性质。我们表明，在 FeSe 中引入 Co $3d$ 态会松弛键强，并诱导从四方相到六方相的结构转变，其交叉点发生在 $x\approx0.38$。这一结构转变进而改变了磁有序，这与自旋态有关。利用共振非弹性 X 射线光谱，我们估算了体系的自旋态；发现 FeSe 处于高自旋态 (S=2)，但在 $x \le 0.25$ 的 Co 掺杂下（远低于结构转变点），Fe 被还原为低自旋态。最后，我们提供了证据表明 FeSe 是一个中等关联体系，但在主体晶格中引入 Co 会减弱 $x\ge0.25$ 时的关联强度。这些新发现对于揭示铁硫族化合物超导体中超导态的机制至关重要。