近日，我院刘大勇教授与中国科学院固体物理研究所邹良剑研究员、中国科学技术大学孙喆教授，以及南开大学卢峰、王维华教授合作，在铁基超导体系反常双穹顶相图研究方面取得新进展，相关研究成果以南通大学香港a片 为第一单位，以“Universal quasi-degenerate orbital origin of two-dome phases in iron pnictide superconductors”为题发表在Physical Review B期刊上[Phys. Rev. B 112, 014505 (2025)]。
非常规超导体系相图中超导相一般毗邻有序母相（自旋/电荷/轨道有序），具有单穹顶结构超导相图。近年来，实验发现一系列非常规铁基超导材料具有反常的双穹顶结构的磁有序/超导相图。然而其起源仍然不清楚，理论上也缺乏统一理解。该团队从理论上研究了三种代表性的具有双穹顶结构相图的铁基超导体系，LaFeAsO1-xHx、LaFeAs1-xPxO和KFe2As2。结果发现，完全简并且具有面内C2对称的各向异性dxz/yz轨道主导第一种磁有序和较低Tc超导相；而由于掺杂或替换诱导的化学压或外部压力改变，具有面内各向同性C4高对称的准简并dxy或d3z2-r2轨道驱动第二个穹顶相的出现，从而主导第二种具有更高Tc的超导相。由此提出了双穹顶磁有序/超导相图的统一轨道驱动的物理机制，并揭示了在铁基超导材料中存在由面内C2和C4不同轨道对称性主导的两类完全不同的超导相，因此轨道物理在这类铁基磷族超导体系的双穹顶磁有序/超导相的起源上起了非常重要的作用。同时，还给出了多轨道超导体系中超导配对态的自旋与轨道涨落匹配规则。这些都为以后寻找更高超导转变温度Tc的非常规超导材料提供了重要的理论指导。
该研究工作得到国家自然科学基金委项目的支持。
（李威）
相关链接：//doi.org/10.1103/cdgy-gwyj