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研究快讯 | 插层铁基(Li,Fe)OHFeSe：准二维高Tc超导电性
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EXPRESS LETTER
Quasi-Two-Dimensional Nature of High-Tc Superconductivity in Iron-Based (Li,Fe)OHFeSe
Dong Li (李栋), Yue Liu (刘樾), Zouyouwei Lu (鲁邹有为), Peiling Li (李沛岭), Yuhang Zhang (张宇航), Sheng Ma (马晟), Jiali Liu (刘家利), Jihu Lu (卢佶虎), Hua Zhang (张华), Guangtong Liu (刘广同), Fang Zhou (周放), Xiaoli Dong (董晓莉), and Zhongxian Zhao (赵忠贤)
Chin. Phys. Lett. 2022 39 (12): 127402
DOI: 10.1088/0256-307X/39/12/127402
文章亮点
首次确认了插层铁基(Li,Fe)OHFeSe的准二维超导电性，揭示了该高Tc铁基与高Tc铜基(Bi2Sr2CaCu2O8+δ)超导体在准二维特性上具有全面相似性。
图1：该工作建立的(Li,Fe)OHFeSe磁通相图首次阐明其准二维磁通液态和磁通涡旋饼特征（见相应示意插图），及其磁通固态在H2D(T)发生的三维-准二维间的维度渡越。H2D0K是理论零温维度阈值场。TBKT（42.1 K）和Tc'（43.2 K）分别是零外场下BKT转变温度和平均场超导临界温度。
插层铁基 (Li,Fe)OHFeSe：准二维高Tc超导电性
研究背景
面内相互作用被认为是导致高度层状铁基和铜基化合物产生高Tc超导的关键因素之一；二维相涨落诱导超导预配对，是理解准二维铁基/铜基块材、二维FeSe单层膜中赝能隙现象的主流观点。以往研究表明，高Tc (~ 84 K)铜基Bi2Sr2CaCu2O8+δ的准二维超导伴随准二维磁通出现，但在铁基块材中尚无相关报道。进一步研究铁基超导体的准二维特性，对于理解铁基和铜基高温超导物理问题具有重要意义。插层铁基(Li,Fe)OHFeSe具有高度层状的晶体结构和准二维的电子结构，并呈现高Tc (42 K)和拓扑超导电性，但是其超导维度问题至今未有充分研究。该工作用水热生长法解决了(Li,Fe)OHFeSe优质单晶和单晶膜的制备问题，促进了相关物性研究的开展。
内容简介
最近，中国科学院物理研究所超导4组的董晓莉研究员和博士生李栋、刘樾、鲁邹有为等开展了相关工作，主要完成者还包括赵忠贤院士、周放研究员和刘广同研究员。他们利用(Li,Fe)OHFeSe优质单晶和外延单晶膜，通过一系列实验及相关模型拟合获得系统性的研究结果，多方面阐明了(Li,Fe)OHFeSe的准二维超导电性:（1）(Li,Fe)OHFeSe转角上临界场Hc2(θ)的实验结果可以用二维Tinkham模型描述，拟合得到较大的各向异性参数γ = 151;（2）磁性弛豫实验获得三维磁通-准二维磁通涡旋饼之间渡越的阈值场H2D(T)，与理论上零温维度渡越场(H2D0K ~Φ0/(γd)2 =1 kOe)相吻合;（3）变温电阻和电流-电压实验及其BKT模型拟合结果同样表明零外磁场下的准二维超导电性;（4）基于实验、模型拟合及理论预言，建立了描述(Li,Fe)OHFeSe准二维磁通的c向磁场-温度相图（见附图）;（5）发现铁基超导体(Li,Fe)OHFeSe的上述准二维特性与铜基超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ的相应准二维特性高度相似。
研究意义和重要性
（1）首次揭示铁基(Li,Fe)OHFeSe和铜基Bi2Sr2CaCu2O8+δ两者的准二维特性具有全面相似性，对于认识多带铁基和单带铜基高温超导电性在准二维物理机制上的共通性具有重要参考价值。（2）该工作强调，(Li,Fe)OHFeSe中准二维磁通的层间耦合对产生高Tc和拓扑超导电性起重要作用。（3）高Tc (Li,Fe)OHFeSe超导材料中观测到的准二维磁通涡旋饼特征对于相关超导应用有潜在价值。
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