Temperaturberoende av elektrisk resistivitet för BaTh2Fe4As4(N0.7O0.3)2-provet, indikerar en supraledande övergång vid 30 K. Nollresistanstemperaturen är 22 K. Insatsen visar kristallstrukturen projicerad på ac-planet. De två ingående strukturella blocken, med namnet "1111" respektive "122", är markerade, och laddningsöverföringen mellan blocken visas med pilen. Kredit:©Science China Press
Järnbaserade supraledare (IBSC) har väckt kontinuerlig forskningsuppmärksamhet under det senaste decenniet, delvis för att nya IBSC:er upptäcktes en efter en under de tidigare åren. För närvarande, dock, utforskning av IBSCs blir mer och mer utmanande. Ett forskarlag från Zhejiang University utvecklade en strukturell designstrategi för prospektering från vilken de lyckades hitta en serie håldopade IBSC:er med dubbla FeAs-lager under de senaste åren. Ändå, den elektrondopade analogen har inte realiserats förrän nu.
Den nyupptäckta elektrondopade IBSC är BaTh 2 Fe 4 Som 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 , en sammanväxt förening av odopad BaFe 2 Som 2 och elektrondopad ThFeAsN 0,7 O 0,3 (se infogningen i figur 1). Den nya supraledaren kunde syntetiseras endast när kväve delvis ersätts med syre som i fallet med BaTh 2 Fe 4 Som 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 .
Nämligen, den syrefria fasen, Bad 2 Fe 4 Som 4 N 2 , kunde inte förberedas på grund av gallermatchning. Den realiserade syntetiska processen är faktiskt en redoxreaktion, BaFe 2 Som 2 + 2ThFeAsN 0,7 O 0,3 =BaTh 2 Fe 4 Som 4 (N 0,7 O 0,3 ) 2 , vilket indikerar en väsentlig roll för laddningsöverföring mellan block för att stabilisera sammanväxtstrukturen. Anteckna det, medan båda de ingående strukturella blocken delar identiska järnatomer, de innehåller kristallografiskt olika arsenikatomer, som en följd av avgiftsöverföringen.
Även om den nya supraledaren är isostrukturell till de tidigare "12442-typ", den visar kontrasterande strukturella och fysikaliska egenskaper. Först, de strukturella detaljerna i FeAs-skikten skiljer sig från de hos håldopade IBSC:er av 12442-typ, men liknar de flesta elektrondopade IBSC. Andra, Hall-effektmätningen visar negativ Hall-koefficient i hela temperaturområdet, och Hall-koefficientvärdena överensstämmer med elektrondopningsnivån på grund av syresubstitutionen. Tredje, de supraledande egenskaperna såsom de övre kritiska fälten och specifika värmehopp är nära de flesta elektrondopade IBSC.
Den inledande resistiva övergångstemperaturen för den nya dubbel-FeAs-lager IBSC är 30 K, och nollresistanstemperaturen är 22 K. På motsvarande sätt, den magnetiska känsligheten och specifik värmedata antyder två övergångar, och bulksuperledningsförmågan uppträder vid 22 K. Resultatet står i kontrast till motsvarigheten i ett FeAs-skikt, ThFeAsN 0,85 O 0,15 , med samma dopingnivå. Den senare visar inte supraledning över 1,8 K.
Den väsentliga rollen för laddningsöverföring mellan block som visats verkar vara insiktsfull, vilket kan vara till hjälp för utforskningen av bredare skiktade material bortom skiktade IBSCs.
