ИСТИНА

Открытие сверхпроводимости в допированных щелочными металлами селенидах железа AxFe2-ySe2 (A=K, Rb, Cs) с критической температурой 32 К [1] вызвало большой интерес в научном сообществе, так как эти соединения обладают уникальными свойствами, отличающими их от других железо-арсенидных сверхпроводников. Отличительными чертами данного класса сверхпроводников являются присутствие фаз-изоляторов с антиферромагнитным упорядочением, крайне высокая температура Нееля, сосуществование магнетизма и сверхпроводимости, наличие вакансий железа и их упорядочение [2, 3]. Вопрос о влиянии упорядочения вакансий железа в KxFe2-ySe2 на появление сверхпроводимости в этой системе остается предметом интенсивных дискуссий, поэтому мы предприняли исследование микроструктуры сверхпроводящих селенидов железа методами электронной дифракции и электронной микроскопии высокого разрешения. Исследование микроструктуры сверхпроводящих селенидов железа KxFe2-ySe2 и несверхпроводящих образцов Kx(Fe,Co)2-ySe2 методами электронной дифракции, высокоугловой темно-полевой сканирующей просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения показало, что в полученных образцах присутствуют, по крайней мере, три типа сверхструктур, а также протяженные области с неупорядоченным распределением вакансий железа. Тип I соответствует тетрагональному упорядочению вакансий железа и описывается в пространственной группе I4/m с параметрами ячейки aI = bI = as√5 (as – параметр исходной структуры типа ThCr2Si2). Наличие этого типа сверхструктуры вызывает пятикратное увеличение объема элементарной ячейки, и сверхструктура I предполагает состав K1-xFe1.6Se2. Сверхструктура II, обнаруженная нами впервые в образцах KxFe2-ySe2, ведет к понижению симметрии до ромбической (пр. группа Ibam). Соответствующие параметры новой ячейки связаны с исходными параметрами соотношениями ячейки aII = as√2≈5.5Å, bII = 2as√2≈11Å, c=cs≈13.9Å. При таком варианте упорядочения Fe-вакансий состав области монокристалла, в которой реализуется этот тип сверхструктуры, должен отвечать формуле K1-xFe1.5Se2. Схемы упорядочения Fe-вакансий в Kx(Fe,Co)2-ySe2 для y = 0.4 (сверхструктура I) и y = 0.5 (сверхструктура II) представлены на рис. 1. Сверхструктура III типа, обнаруженная на изображениях электронной дифракции монокристаллических образцов, присутствует на электронных микрофотографиях высокого разрешения в виде чередующихся рядов атомов с различной яркостью и расстоянием между рядами ~5.5Å. Однако соотнести эту сверхструктуру с каким-либо вариантом упорядочения железных вакансий не удается. Можно предположить, что присутствие данного типа сверхструктуры обусловлено упорядочением катионов калия. В отличие от арсенидных фаз, даже небольшое замещение железа на кобальт в KxFe1-ySe2 приводит к полному подавлению сверхпроводящего состояния, свидетельствуя тем самым о другом характере взаимодействия электронов кобальта с электронами проводящего слоя железа. При исследовании микроструктуры не было обнаружено заметных отличий в упорядочении вакансий образцов KxFe2-ySe2 и Kx(Fe,Co)2-ySe2, что говорит о том, что экстремально быстрое уменьшение Tc при даже незначительном уровне допирования образца кобальтом не связано с влиянием атомов кобальта на структурное упорядочение. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант No. 10-03-00681-a). Литература 1. Guo, J.; Jin, S.; Wang, G.; Wang, S.; Zhu, K.; Zhou, T.; He, M.; Chen, X. Phys. Rev. B 2010, 82, 180520. 2. Bao, W.; Li, G.N.; Huang, Q.; Chen, G.F.; He, J.B.; Green, M.A.; Qiu, Y.; Wang, D.M.; Luo, J.L. 2011, arXiv:1102.3674. 3. Zavalij, P.; Bao, W.; Wang, X.F.; Ying, J.J.; Chen, X.H.; Wang, D.M.; He, J.B.; Wang, X.Q.; Chen, G.F.; Hsieh, P.; Huang, Q.; Green, M.A. Phys. Rev. B. 2011, 83, 132509.