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Magnetic interactions in iron superconductors: A review - 07/01/16

Doi : 10.1016/j.crhy.2015.05.004 
Elena Bascones , Belén Valenzuela , Maria José Calderón
 Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, ICMM-CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain 

Corresponding authors.

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Abstract

High-temperature superconductivity in iron pnictides and chalcogenides emerges when a magnetic phase is suppressed. The multi-orbital character and the strength of correlations underlie this complex phenomenology, involving magnetic softness and anisotropies, with Hund's coupling playing an important role. We review here the different theoretical approaches used to describe the magnetic interactions in these systems. We show that taking into account the orbital degree of freedom allows us to unify in a single phase diagram the main mechanisms proposed to explain the   order in iron pnictides: nesting-driven superconductivity, exchange between localised spins, and Hund-induced magnetic state with orbital differentiation. Comparison of theoretical estimates and experimental results helps locate the Fe superconductors in the phase diagram. In addition, orbital physics is crucial to address the magnetic softness, the doping-dependent properties, and the anisotropies.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

La supraconductivité à haute température dans les pnictures et les chalcogénures de fer émerge quand une phase magnétique est supprimée. Le caractère multi-orbital et la force des corrélations sont sous-jacents à cette phénoménologie complexe, faisant appel à la douceur magnétique et aux anisotropies, dans lesquelles le couplage de Hund joue un rôle important. Nous passons ici en revue les différentes approches théoriques utilisées pour décrire les interactions magnétiques dans ces systèmes. Nous montrons que la prise en compte du degré de liberté orbital nous permet d'unifier dans un seul diagramme de phases les principaux mécanismes proposés pour expliquer l'ordre   dans les pnictures de fer : supraconductivité nesting-driven, échange entre spins localisés et état magnétique induit par couplage de Hund avec différenciation orbitale. La comparaison des estimations théoriques et des résultats expérimentaux nous permet de localiser les supraconducteurs à base de fer dans le diagramme de phases. De plus, la physique orbitale est cruciale pour approcher la douceur magnétique, les propriétés dépendant du dopage ainsi que les anisotropies.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Superconductors, Magnetism, Correlations, Multi-orbital, Hund metal, Nematic

Mots-clés : Supraconducteurs, Magnetisme, Corrélations, Multi-orbital, Métal de Hund, Nématique


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Vol 17 - N° 1-2

P. 36-59 - janvier 2016 Retour au numéro
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  • The phase diagrams of iron-based superconductors: Theory and experiments
  • Alberto Martinelli, Fabio Bernardini, Sandro Massidda
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  • Spin fluctuations in iron pnictides and chalcogenides: From antiferromagnetism to superconductivity
  • Dmytro S. Inosov

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