Segregation of antiferromagnetism and high-temperature superconductivity in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>Ca</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>La</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Fe</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>

Type: Article

Publication Date: 2014-04-23

Citations: 15

DOI: https://doi.org/10.1103/physrevb.89.134516

Abstract

We report the effect of applied pressures on magnetic and superconducting order in single crystals of the aliovalent La-doped iron pnictide material Ca$_{1-x}$La$_{x}$Fe$_{2}$As$_{2}$. Using electrical transport, elastic neutron scattering and resonant tunnel diode oscillator measurements on samples under both quasi-hydrostatic and hydrostatic pressure conditions, we report a series of phase diagrams spanning the range of substitution concentrations for both antiferromagnetic and superconducting ground states that include pressure-tuning through the antiferromagnetic (AFM) quantum critical point. Our results indicate that the observed superconducting phase with maximum transition temperature of $T_{c}$=47 K is intrinsic to these materials, appearing only upon suppression of magnetic order by pressure tuning through the AFM critical point. In contrast to all other intermetallic iron-pnictide superconductors with the ThCr$_2$Si$_2$ structure, this superconducting phase appears to exist only exclusively from the antiferromagnetic phase in a manner similar to the oxygen- and fluorine-based iron-pnictide superconductors with the highest transition temperatures reported to date. The unusual dichotomy between lower-$T_{c}$ systems with coexistent superconductivity and magnetism and the tendency for the highest-$T_{c}$ systems to show non-coexistence provides an important insight into the distinct transition temperature limits in different members of the iron-based superconductor family.

Locations

  • arXiv (Cornell University) - View - PDF
  • DataCite API - View
  • Physical Review B - View

Similar Works

Action Title Year Authors
+ PDF Chat Universal relationship between low-energy antiferromagnetic fluctuations and superconductivity in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>BaFe</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml… 2019 Shunsaku Kitagawa
Takeshi Kawamura
K. Ishida
Yuta Mizukami
S. Kasahara
T. Shibauchi
Takahito Terashima
Yuji Matsuda
+ PDF Chat Hydrostatic-pressure tuning of magnetic, nonmagnetic, and superconducting states in annealed Ca(Fe<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>Co<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:math>)<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="… 2012 Elena Gati
Sebastian Köhler
Daniel Guterding
B. Wolf
S. Knöner
Sheng Ran
S. L. Bud'ko
P. C. Canfield
Michael Lang
+ PDF Chat Pressure-induced superconducting state of antiferromagnetic<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CaFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>As</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math> 2009 Hanoh Lee
Eunsung Park
Tuson Park
V. A. Sidorov
F. Ronning
E. D. Bauer
J. D. Thompson
+ PDF Chat Pressure-temperature phase diagrams of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtext>CaK</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Fe</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ni</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math> superconductors 2018 Li Xiang
William R. Meier
Mingyu Xu
Udhara S. Kaluarachchi
Sergey L. Bud’ko
P. C. Canfield
+ PDF Chat Simultaneous suppression of superconductivity and structural phase transition under pressure in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ca</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ir</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">As</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo… 2014 Shunsaku Kitagawa
Shingo Araki
Tatsuo C. Kobayashi
Hiroyuki Ishii
Kazunori Fujimura
Daisuke Mitsuoka
K. Kudo
M. Nohara
+ PDF Chat Pressure-tuned superconductivity and normal-state behavior in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>Ba</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Fe</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.943</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Co</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.057</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow… 2018 W. Liu
Y. F. Wu
X. J. Li
S. L. Bud'ko
P. C. Canfield
C. Panagopoulos
P. G. Li
Gang Mu
Tao Hu
C. C. Almasan
+ PDF Chat Pressure Tuning of the Interplay of Magnetism and Superconductivity in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>CeCu</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math> 2011 E. Lengyel
M. Nicklas
H. S. Jeevan
C. Geibel
F. Steglich
+ PDF Chat Complete pressure-dependent phase diagrams for<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>SrFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>As</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>and<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>BaFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><… 2009 E. Colombier
Sergey L. Bud’ko
Ni Ni
P. C. Canfield
+ PDF Chat Hydrostatic and Uniaxial Pressure Tuning of Iron‐Based Superconductors: Insights into Superconductivity, Magnetism, Nematicity, and Collapsed Tetragonal Transitions 2020 Elena Gati
Li Xiang
Sergey L. Bud’ko
P. C. Canfield
+ NMR Investigation of Superconductivity and Antiferromagnetism in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>CaFe</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>under Pressure 2009 S.-H. Baek
H. Lee
S. E. Brown
N. J. Curro
E. D. Bauer
F. Ronning
Tuson Park
J. D. Thompson
+ Anisotropic superconductivity in the spin-vortex antiferromagnetic superconductor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>CaK</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Fe</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.95</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ni</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow… 2021 José Benito Llorens
Edwin Herrera
Víctor Barrena
Beilun Wu
Niclas Heinsdorf
Vladislav Borisov
Roser Valentí
William R. Meier
Sergey L. Bud’ko
P. C. Canfield
+ PDF Chat Suppression of antiferromagnetic spin fluctuations in the collapsed phase of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CaFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>As</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math> 2009 D. K. Pratt
Yusheng Zhao
Simon A. J. Kimber
A. Hiess
D. N. Argyriou
C. Broholm
A. Kreyßig
S. Nandi
Sergey L. Bud’ko
Ni Ni
+ PDF Chat High- <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msub></mml:math> iron phosphide superconductivity enhanced by reemergent antiferromagnetic spin fluctuations in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Sr</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Sc</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>6</… 2019 F. Sakano
K. Nakamura
T. Kouchi
Tadashi Shiota
F. Engetsu
K. Suzuki
Ryusei Horikawa
M. Yashima
S. Miyasaka
S. Tajima
+ PDF Chat Phase diagram of pressure-induced superconductivity in EuFe<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow /><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>As<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow /><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>probed by high-pressure resistivity up to 3.2 GPa 2011 Nobuyuki Kurita
Motoi Kimata
Kota Kodama
Atsushi Harada
Megumi Tomita
Hiroyuki Suzuki
Takehiko Matsumoto
Keizo Murata
S. Uji
Taichi Terashima
+ PDF Chat Superconductor-insulator transition in fcc<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>GeS</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>at elevated pressures 2018 Bar Hen
Samar Layek
Moshe Goldstein
V. Shelukhin
Mark Shulman
M. Karpovski
Eran Greenberg
Eran Sterer
Y. Dagan
G. Kh. Rozenberg
+ PDF Chat High-pressure phase diagram of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>NdFeAsO</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> : Disappearance of superconductivity on the verge of ferromagnetism from Nd moments 2018 M. Abdel‐Hafiez
Masaki Mito
Keisuke Shibayama
S. Takagi
M. Ishizuka
A. N. Vasiliev
C. Krellner
Ho‐kwang Mao
+ PDF Chat Correlation between non-Fermi-liquid behavior and superconductivity in (Ca, La)(Fe,Co) <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math> iron arsenides: A high-pressure study 2017 Wei Zhou
Feng Ke
Xiaofeng Xu
Raman Sankar
Xiangzhuo Xing
Chunqiang Xu
Xuefan Jiang
Bin Qian
Nan Zhou
Y. Zhang
+ PDF Chat Lattice collapse and quenching of magnetism in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CaFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>As</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>under pressure: A single-crystal neutron and x-ray diffraction investigation 2009 A. I. Goldman
A. Kreyßig
K. Prokeš
D. K. Pratt
D. N. Argyriou
J. W. Lynn
S. Nandi
Simon A. J. Kimber
Y. Chen
Y. B. Lee
+ PDF Chat Uniaxial <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math> -axis pressure effects on the underdoped superconductor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>BaFe</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.72</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.28</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:… 2020 Ding Hu
David W. Tam
Wenliang Zhang
Wei Yuan
R. Georgii
Bjørn Pedersen
Alfonso Chacon Roldan
Pengcheng Dai
+ PDF Chat High-pressure effects on isotropic superconductivity in the iron-free layered pnictide superconductor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>BaPd</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math> 2018 M. Abdel‐Hafiez
Yusheng Zhao
Zengle Huang
C.-w. Cho
Chi Ho Wong
A. Hassen
M. Ohkuma
Yue‐Wen Fang
Bo-Jin Pan
Z. A. Ren

Works Cited by This (59)

Action Title Year Authors
+ PDF Chat Superconducting and Ferromagnetic Phases Induced by Lattice Distortions in Stoichiometric<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>SrFe</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>Single Crystals 2009 Shanta Saha
N. P. Butch
Kevin Kirshenbaum
Johnpierre Paglione
Peter Y. Zavalij
+ The simultaneous occurrence of superparamagnetism and superconductivity in nominal single crystalline (Ca1-xPrx)Fe2As2 with 0 <= x <= 0.13 2013 Bing Lv
F. Y. Wei
Liangzi Deng
Yunlu Xue
C. W. Chu
+ PDF Chat Anisotropic magnetic and superconducting properties of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CaFe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Co</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>As</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math><mml:math xmlns:mml="http… 2009 Neeraj Kumar
R. Nagalakshmi
Ruta Kulkarni
P. L. Paulose
A. K. Nigam
S. K. Dhar
A. Thamizhavel
+ PDF Chat Structural collapse and superconductivity in rare-earth-doped CaFe<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>As<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math> 2012 Shanta Saha
Nicholas P. Butch
Tyler Drye
J. Magill
Steven Ziemak
Kevin Kirshenbaum
Peter Y. Zavalij
J. W. Lynn
Johnpierre Paglione
+ PDF Chat Coexistence of Competing Antiferromagnetic and Superconducting Phases in the Underdoped<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>Ba</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Fe</mml:mi><mml:mn>0.953</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Co</mml:mi><mml:mn>0.047</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>As</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>Compound Using X-… 2009 D. K. Pratt
Wei Tian
A. Kreyßig
J. L. Zarestky
S. Nandi
Ni Ni
S. L. Bud’ko
P. C. Canfield
A. I. Goldman
R. J. McQueeney
+ PDF Chat Strong Coupling of the Fe-Spin State and the As-As Hybridization in Iron-Pnictide Superconductors from First-Principle Calculations 2009 Taner Yildirim
+ PDF Chat Abrupt recovery of Fermi-liquid transport following the collapse of the<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math>axis in CaFe<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow /><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>(As<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow /><mml:… 2011 S. Kasahara
T. Shibauchi
K. Hashimoto
Yusuke Nakai
Hiroaki Ikeda
Takahito Terashima
Yuji Matsuda
+ PDF Chat Atomic coexistence of superconductivity and incommensurate magnetic order in the pnictide<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>Ba</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Fe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Co</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:… 2009 Yannis Laplace
J. Bobroff
F. Rullier-Albenque
D. Colson
A. Forget
+ PDF Chat Phase separation at the magnetic-superconducting transition in La<sub>0.7</sub> Y<sub>0.3</sub> FeAsO<sub>1−<i>x</i> </sub> F<sub> <i>x</i> </sub> 2013 Giacomo Prando
S. Sanna
G. Lamura
T. Shiroka
M. Tropeano
Andrea Palenzona
H.‐J. Grafe
B. Büchner
P. Carretta
R. De Renzi
+ PDF Chat Effect of uniaxial pressure on the magnetic anomalies of the heavy-fermion metamagnet<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">CeRu</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Si</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math> 2002 Shanta Saha
Hitoshi Sugawara
Takahiro Namiki
Yuji Aoki
Hideyuki Sato