CrAs超导体的中子散射研究

Most unconventional superconductors, including cuprates and iron-based high temperature superconductors, are derived from chemical doping or application of pressure on their collinearly magnetic-ordered parent compounds. The recently discovered pressure-induced superconductor CrAs, as a rare example of a non-collinear magnetic superconductor, has therefore generated great interest in understanding microscopic magnetic properties and their interplay with superconductivity. Our previous neutron scattering measurements have shown that CrAs exhibits a spin reorientation when bulk superconductivity begins to emerge, indicating a direct coupling between magnetism and superconductivity. Here we propose to use various neutron scattering techniques to study the evolution of the crystal structure, magnetic structure and spin dynamics of CrAs under pressure. We plan to study the microscopic origin (itinerant electrons or local moments) of the non-collinear magnetism of CrAs and its interplay with the pairing of unconventional superconductivity. Furthermore, we will search for possible unconventional superconductivity in chemical doped CrAs with similar non-collinear magnetic correlations.

大多数非传统超导体，包括铜氧化物和铁基高温超导体，它们的超导电性都是通过在共线的磁性母体中掺杂或者加压获得。而最近发现的CrAs超导体，其超导电性是通过在罕见的非共线磁体中加压获得。因此这一发现极大的激发了人们研究非共线磁量子态和非传统超导量子态之间的关联的兴趣。申请人初步的中子散射实验表明，该体系的体超导电性伴随着磁结构的自旋翻转同时出现，因而表明磁量子态和超导量子态有很强的耦合。本项目计划进一步用各种中子散射技术深入研究不同压力下的CrAs精细晶体结构、磁结构和自旋动力学行为的演变规律，了解该体系中非共线磁结构形成的微观机制以及它和超导配对的关系，理解磁性的局域性和巡游性在非常规超导机理中的作用，并探索非常规超导在化学掺杂的非共线磁体中实现的可能性。

大多数非传统超导体，包括铜氧化物和铁基高温超导体，它们的超导电性都是通过在共线的磁性母体中掺杂或者加压获得。而最近发现的Cr-基超导体，其超导电性是通过在罕见的非共线磁体中加压获得。因此这一发现极大的激发了人们研究非共线磁量子态和非传统超导量子态之间的关联的兴趣。通过本项目的资助，本团队在研究Cr-基超导体的超导机理和自旋阻挫的相关材料的新奇量子态中取得了一系列有价值的成果：（1）率先建立第一个双螺旋磁结构Cr-基超导体的晶格和磁结构的完整相图; （2）实验确定CrAs的磁激发谱和磁相互作用哈密顿量；(3) 实验确定K2Cr3As3的能带结构并发现其Tomonoga-Luttinger液体的行为；（4）建立MnP的磁结构相图；（5）首次在三角格子反铁磁体中发现分数化自旋子激发，为量子自旋液体的实现提供了有力证据。