NaFe1—xCuxAs,的单晶生长及输运性质的测量
【内容摘要】简单描述了铁基超导体的结构并且介绍了其中可能包含的轨道区分的莫特相变。 最近，人们发现在NaFeAs体系中，Cu的掺杂除了在材料中诱导出超导，还可能引入新的绝缘态，并且这一绝缘态很可能跟人们长期寻找的轨道区分的莫特相变有关。为了对这一可能性进行验证，我们发展了111体系单晶生长方法，生长出了一系列NaFe1-xCuxAs单晶并进行了磁化率与电阻的测量。我们发现Cu的掺杂可以压制NaFeAs母体中的正交/反铁磁相变，并且诱导出超导电性。在掺杂浓度为0.022左右体系为最佳掺杂。随着Cu掺杂的进一步增加，超导会被压制，并且材料表现出一定的绝缘性。这一绝缘性与掺杂浓度为50%的绝缘行为是一致的。我们的结果将有助于我们进一步理解NaFe1-xCuxAs中可能存在的莫特转变并将为理解铁基超导中的磁性和超导机制提供进一步的实验证据。
【关键词】铁基超导轨道区分的莫特相变NaFe1-xCuxAs
自从2008年，以日本科学家细野秀雄[1]为首的研究组在LaFeAs（O，F）中发现了高达26K的超导转变温度的超导电性，这一系列的铁基超导材料迅速吸引了国际上很多研究小组的强烈关注。这一系列材料都还有由Fe和As构成的FeAs层，类似于铜氧化物中的CuO层，超导主要发生在FeAs层上。目前铁基超导已经含括了包括1111，122，111和11等各种不同家族的材料。其中，122体系由于较好的在空气中的稳定性以及较高的转变温度，受到了最广泛的研究。相对于122体系，111体系由于在空气中容易分解，样品难以生长等原因，对其相关的研究仍然有限。
类似于122体系的材料，在111系列的NaFeAs中，母体具有反铁磁的基态。随着Co掺杂，体系中引入电子载流子，反铁磁长程序逐渐被压制，掺杂到一定程度，体系出现超导电性。由于体系的掺杂相图极端类似于铜氧化物超导体，超导总是出现在反铁磁序被压制的位置，人们通常认为铁基超导体同样临近莫特相变。因此，如何在铁基超导材料中探测到莫特相变的行为，成为了解决铁基超导必须面对的问题。
在传统的能带理论中，基于单电子近似，人们认为电子在晶体中的运动是相互独立的，忽略了电子与声子，以及电子与电子之间的相互作用。然而在实际的某些3d电子材料中，电子从一个格点跃迁到下一个格点，由于存在库伦排斥作用，必須考虑该格点是否被其他电子占据，这样一种电子之间的关联效应会对能带产生重要影响。一般来说，在一个半满填充的能带中，如果电子之间的库伦排斥，及我们通常所说的哈伯德U相比于电子...
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