Please wait a minute...
Shopping Cart Email List Chinese
Advanced Search Fig/Tab
Frontiers of Physics

ISSN 2095-0462

ISSN 2095-0470(Online)

CN 11-5994/O4

Postal Subscription Code 80-965

2018 Impact Factor: 2.483

Featured Articles  |  Most Downloaded  |  Most Reading
Online Submission Subscribe to Our RSS Content Feed
Front. Phys.    2011, Vol. 6 Issue (4) : 463-473    https://doi.org/10.1007/s11467-011-0235-7
REVIEW ARTICLE
Universal behavior of the upper critical field in iron-based superconductors
Jing-lei Zhang, Lin Jiao, Ye Chen, Hui-qiu Yuan()
Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
 Download: PDF(678 KB)   HTML
 Export: BibTeX | EndNote | Reference Manager | ProCite | RefWorks
Abstract

The newly discovered iron-based high temperature superconductors have demonstrated rich physical properties. Here we give a brief review on the recent studies of the upper critical field and its anisotropy in a few typical series of the iron-based superconductors (FeSCs). In spite of their characters of a layered crystal structure, all the FeSCs possess an extremely large upper critical field and a weak anisotropy of superconductivity, being unique among the layered superconductors. These particular properties indicate potential applications of the FeSCs in the future. Based on the experimental facts of the FeSCs, we will discuss the possible mechanisms of pair breaking in high magnetic fields and its restrictions on the theoretical analysis of the superconducting pairing mechanisms.
Keywords iron-based superconductors      upper critical field      high magnetic field     
Corresponding Author(s): Yuan Hui-qiu,Email:hqyuan@zju.edu.cn   
Issue Date: 05 December 2011
 Cite this article:   
Jing-lei Zhang,Lin Jiao,Ye Chen, et al. Universal behavior of the upper critical field in iron-based superconductors[J]. Front. Phys. , 2011, 6(4): 463-473.
 URL:  
https://academic.hep.com.cn/fop/EN/10.1007/s11467-011-0235-7
https://academic.hep.com.cn/fop/EN/Y2011/V6/I4/463
1 Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. , 2008, 130(11): 3296
2 X. H. Chen, T. Wu, G. Wu, R. H. Liu, H. Chen, and D. F. Fang, Nature , 2008, 453(7196): 761
3 G. F. Chen, Z. Li, D. Wu, G. Li, W. Z. Hu, J. Dong, P. Zheng, J. L. Luo, and N. L. Wang, Phys. Rev. Lett. , 2008, 100(24): 247002
4 H. H. Wen, G. Mu, L. Fang, H. Yang, and X. Zhu, Europhys. Lett. , 2008, 82(1): 17009
5 Z. A. Ren, W. Lu, J. Yang, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, G. C. Che, X. L. Dong, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Chin. Phys. Lett. , 2008, 25(7): 2215
6 C. Wang, L. Li, S. Chi, Z. Zhu, Z. Ren, Y. Li, Y. Wang, X. Lin, Y. Luo, S. Jiang, X. X. Xu, G. Cao, and Z. A. Xu, Europhys. Lett. , 2008, 83(6): 67006
7 M. Rotter, M. Tegel, and D. Johrendt, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101(10): 107006
8 A. S. Sefat, R. Jin, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. J. Singh, and D. Mandrus, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101(11): 117004
9 F. C. Hsu, J. Y. Luo, K. W. Yeh, T. K. Chen, T. W. Huang, P. M. Wu, Y. C. Lee, Y. L. Huang, Y. Y. Chu, D. C. Yan, and M. K. Wu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA , 2008, 105(38): 14262
10 M. H. Fang, H. M. Pham, B. Qian, T. J. Liu, E. K. Vehstedt, Y. Liu, L. Spinu, and Z. Q. Mao, Phys. Rev. B , 2008, 78(22): 224503
11 J. H. Tapp, Z. Tang, B. Lv, K. Sasmal, B. Lorenz, P. C. W. Chu, and A. M. Guloy, Phys. Rev. B , 2008, 78(6): 60505
12 X. C. Wang, Q. Q. Liu, Y. X. Lv, W. B. Gao, L. X. Yang, R. C. Yu, F. Y. Li, and C. Q. Jin, Solid State Commun. , 2008, 148(11-12): 538
13 D. R. Parker, M. J. Pitcher, P. J. Baker, I. Franke, T. Lancaster, S. J. Blundell, and S. J. Clarke, Chem. Commun. , 2009, (16): 2189
14 J. J. Guo, S. F. Jin, G. Wang, S. C. Wang, K. X. Zhu, T. T. Zhou, M. He, and X. L. Chen, Phys. Rev. B , 2010, 82(18): 180520
15 M. H. Fang, H. D. Wang, C. H. Dong, Z. J. Li, C. M. Feng, J. Chen, and H. Q. Yuan, Europhys. Lett. , 2011, 94(2): 27009
16 A. Krzton-Maziopa, Z. Shermadini, E. Pomjakushina, V. Pomjakushin, M. Bendele, A. Amato, R. Khasanov, H. Luetkens, and K. Conder, J. Phys.: Condens. Matter , 2011, 23(5): 052203
17 A. F. Wang, J. J. Ying, Y. J. Yan, R. H. Liu, X. G. Luo, Z. Y. Li, X. F. Wang, M. Zhang, G. J. Ye, P. Cheng, Z. J. Xiang, and X. H. Chen, Phys. Rev. B , 2011, 83(6): 060512
18 H. D. Wang, C. H. Dong, Z. J. Li, Q. H. Mao, S. S. Zhu, C. M. Feng, H. Q. Yuan, and M. H. Fang, Europhys. Lett. , 2011, 93(4): 47004
19 N. P. Armitage, P. Fournier, and R. L. Greene, Rev. Mod. Phys. , 2010, 82(3): 2421
20 I. I. Mazin, D. J. Singh, M. D. Johannes, and M. H. Du, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101(5): 57003
21 K. Seo, B. A. Bernevig, and J. P. Hu, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101(20): 206404
22 C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, H. Kito, M. T. Fernandez-Diaz, T. Ito, K. Kihou, H. Matsuhata, M. Braden, and K. Yamada, J. Phys. Soc. Jpn. , 2008, 77(8): 083704
23 H. Okabe, N. Takeshita, K. Horigane, T. Muranaka, and J. Akimitsu, Phys. Rev. B , 2010, 81(20): 205119
24 Q. Huang, J. Zhao, J. W. Lynn, G. F. Chen, J. L. Luo, N. L. Wang, and P. C. Dai, Phys. Rev. B , 2008, 78(5): 054529
25 J. H. Chu, J. G. Analytis, C. Kucharczyk, and I. R. Fisher, Phys. Rev. B , 2009, 79(1): 014506
26 C. H. Dong, H. D. Wang, Z. J. Li, J. Chen, H. Q. Yuan, and M. H. Fang, arXiv:1012.5188 , 2010
27 T. Park, E. Park, H. Lee, T. Klimczuk, E. D. Bauer, F. Ronning, and J. D. Thompson, J. Phys.: Condens. Matter , 2008, 20(32): 322204
28 P. L. Alireza, Y. T. Ko, J. Gillett, C. M. Petrone, J. M. Cole, G. G. Lonzarich, and S. E. Sebastian, J. Phys.: Condens. Matter , 2009, 21(1): 012208
29 R. H. Liu, X. G. Luo, M. Zhang, A. F. Wang, J. J. Ying, F. Wang, Y. J. Yan, Z. J. Xiang, P. Cheng, G. J. Ye, Z. Y. Li, and X. H. Chen, Europhys. Lett. , 2011, 94(2): 27008
30 Z. Shermadini, A. Krzton-Maziopa, M. Bendele, R. Khasanov, H. Luetkens, K. Conder, E. Pomjakushina, S. Weyeneth, V. Pomjakushin, O. Bossen, and A. Amato, Phys. Rev. Lett. , 2011, 106(11): 117602
31 W. Bao, Q. Huang, G. F. Chen, M. A. Green, D. M. Wang, J. B. He, X. Q. Wang, and Y. Qiu, Chin. Phys. Lett. , 2011, 28(8): 086104
32 Y. J. Yan, M. Zhang, A. F. Wang, J. J. Ying, Z. Y. Li, W. Qin, X. G. Luo, J. Q. Li, J. P. Hu, and X. H. Chen, arXiv:1104.4941 , 2011
33 W. Bao, G. N. Li, Q. Huang, G. F. Chen, J. B. He, M. A. Green, Y. Qiu, D. M. Wang, and J. L. Luo, arXiv:1102. 3674 , 2011
34 B. Shen, B. Zeng, G. F. Chen, J. B. He, D. M. Wang, H. Yang, and H. H. Wen, Europhys. Lett. , 2011, 96(3): 37010
35 Z. Wang, Y. J. Song, H. L. Shi, Z. W. Wang, Z. Chen, H. F. Tian, G. F. Chen, J. G. Guo, H. X. Yang, and J. Q. Li, Phys. Rev. B , 2011, 83(14): 140505
36 F. J. Ma, Z. Y. Lu, and T. Xiang, Front. Phys. China , 2010, 5(2): 150
37 D. J. Singh and M. H. Du, Phys. Rev. Lett. , 2009, 100(23): 237003
38 X. F. Wang, T. Wu, G. Wu, H. Chen, Y. L. Xie, J. J. Ying, Y. J. Yan, R. H. Liu, and X. H. Chen, Phys. Rev. Lett. , 2009, 102(11): 117005
39 N. R. Werthamer, E. Helfand, and P. C. Hohenberg, Phys. Rev. , 1966, 147(1): 295
40 B. S. Chandrasekhar, Appl. Phys. Lett. , 1962, 1(1): 7
41 A. M. Clogston, Phys. Rev. Lett. , 1962, 9(6): 266
42 G. Fuchs, S. L. Drechsler, N. Kozlova, M. Bartkowiak, J. E. H. Borrero, G. Behr, K. Nenkov, H. H. Klauss, H. Maeter, A. Amato, H. Luetkens, A. Kwadrin, R. Khasanov, J. Freudenberger, A. K?hler, M. Knupfer, E. Arushanov, H. Rosner, B. Büchner, and L. Schultz, New J. Phys. , 2009, 11(7): 075007
43 K. Maki, Phys. Rev. , 1966, 148(1): 362
44 P. Fulde and R. A. Ferrell, Phys. Rev. , 1964, 135(3A): A550
45 A. I. Larkin and Y. N. Ovichinnikov, Zh. Eksp. Teor. Fiz. , 1964, 47: 1136
46 A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, R. Jin, J. Y. Howe, and D. Mandrus, Phys. Rev. B , 2008, 77(17): 174503
47 G. F. Chen, Z. Li, G. Li, J. Zhou, D. Wu, J. Dong, W. Z. Hu, P. Zheng, Z. J. Chen, H. Q. Yuan, J. Singleton, J. L. Luo, and N. L. Wang, Phys. Rev. Lett. , 2008, 101(5): 057007
48 Y. Jia, P. Cheng, L. Fang, H. Luo, H. Yang, C. Ren, L. Shan, C. Gu, and H. H. Wen, Appl. Phys. Lett. , 2008, 93(3): 032503
49 N. Ni, S. L. Budko, A. Kreyssig, S. Nandi, G. E. Rustan, A. I. Goldman, S. Gupta, J. D. Corbett, A. Kracher, and P. C. Canfield, Phys. Rev. B , 2008, 78(1): 014507
50 F. Hunte, J. Jaroszynski, A. Gurevich, D. C. Larbalestier, R. Jin, A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. K. Christen, and D. Mandrus, Nature , 2008, 453(7197): 903
51 H. Ding, P. Richard, K. Nakayama, K. Sugawara, T. Arakane, Y. Sekiba, A. Takayama, S. Souma, T. Sato, T. Takahashi, Z. Wang, X. Dai, Z. Fang, G. F. Chen, J. L. Luo, and N. L. Wang, Europhys. Lett. , 2008, 83(4): 47001
52 L. Zhao, H. Y. Liu, W. T. Zhang, J. Q. Meng, X. W. Jia, G. D. Liu, X. L. Dong, G. F. Chen, J. L. Luo, N. L. Wang, G. L. Wang, Y. Zhou, Y. Zhu, X. Y. Wang, Z. X. Zhao, Z. Y. Xu, C. T. Chen, and X. J. Zhou, Chin. Phys. Lett. , 2008, 25: 4402
53 K. Nakayama, T. Sato, P. Richard, Y. M. Xu, Y. Sekiba, S. Souma, G. F. Chen, J. L. Luo, N. L. Wang, H. Ding, and T. Takahashi, Europhys. Lett. , 2009, 85(6): 67002
54 J. Jaroszynski, F. Hunte, L. Balicas, Y. J. Jo, I. Raiccaronevicacute, A. Gurevich, D. C. Larbalestier, F. F. Balakirev, L. Fang, P. Cheng, Y. Jia, and H. H. Wen, Phys. Rev. B , 2008, 78(17): 174523
55 H. S. Lee, M. Bartkowiak, J. H. Park, J. Y. Lee, J. Y. Kim, N. H. Sung, B. K. Cho, C. U. Jung, J. S. Kim, and H. J. Lee, Phys. Rev. B , 2009, 80(14): 144512
56 H. Q. Yuan, J. Singleton, F. F. Balakirev, S. A. Baily, G. F. Chen, J. L. Luo, and N. L. Wang, Nature , 2009, 457(7229): 565
57 M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, 2nd Ed., New York: McGraw-Hill, 1996
58 A. Gurevich, Phys. Rev. B , 2003, 67(18): 184515
59 V. Gasparov, L. Drigo, A. Audouard, D. Sun, C. Lin, S. Bud Ko, P. Canfield, F. Wolff-Fabris, and J. Wosnitza, JETP Lett. , 2011, 93: 11667
60 M. Kano, Y. Kohama, D. Graf, F. Balakirev, A. S. Sefat, M. A. Mcguire, B. C. Sales, D. Mandrus, and S. W. Tozer, J. Phys. Soc. Jpn. , 2009, 78(8): 84719
61 S. A. Baily, Y. Kohama, H. Hiramatsu, B. Maiorov, F. F. Balakirev, M. Hirano, and H. Hosono, Phys. Rev. Lett. , 2009, 102(11): 117004
62 M. H. Fang, J. H. Yang, F. F. Balakirev, Y. Kohama, J. Singleton, B. Qian, Z. Q. Mao, H. Wang, and H. Q. Yuan, Phys. Rev. B , 2010, 81(2): 20509
63 H. C. Lei, R. W. Hu, E. S. Choi, J. B. Warren, and C. Petrovic, Phys. Rev. B , 2010, 81(9): 94518
64 N. Kurita, K. Kitagawa, K. Matsubayashi, A. Kismarahardja, E. Choi, J. S. Brooks, Y. Uwatoko, S. Uji, and T. Terashima, J. Phys. Soc. Jpn. , 2011, 80(1): 13706
65 K. Cho, H. Kim, M. A. Tanatar, Y. J. Song, Y. S. Kwon, W. A. Coniglio, C. C. Agosta, A. Gurevich, and R. Prozorov, Phys. Rev. B , 2011, 83(6): 60502
66 J. L. Zhang, L. Jiao, F. F. Balakirev, X. C. Wang, C. Q. Jin, and H. Q. Yuan, Phys. Rev. B , 2011, 83(17): 174506
67 S. Khim, B. Lee, J.W. Kim, E. S. Choi, G. R. Stewart, and K. H. Kim, Phys. Rev. B , 2011, 84(10): 104502
68 Y. Zhang, L. X. Yang, M. Xu, Z. R. Ye, F. Chen, C. He, H. C. Xu, J. Jiang, B. P. Xie, J. J. Ying, X. F. Wang, X. H. Chen, J. P. Hu, M. Matsunami, S. Kimura, and D. L. Feng, Nat. Mater. , 2011, 10(4): 273
69 X. P. Wang, T. Qian, P. Richard, P. Zhang, J. Dong, H. D. Wang, C. H. Dong, M. H. Fang, and H. Ding, Europhys. Lett. , 2011, 93(5): 57001
70 D. X. Mou, S. Y. Liu, X. W. Jia, J. F. He, Y. Y. Peng, L. Zhao, L. Yu, G. D. Liu, S. L. He, X. L. Dong, J. Zhang, H. D. Wang, C. H. Dong, M. H. Fang, X. Y. Wang, Q. J. Peng, Z. M. Wang, S. J. Zhang, F. Yang, Z. Y. Xu, C. T. Chen, and X. J. Zhou, Phys. Rev. Lett. , 2011, 106(10): 107001
71 E. D. Mun, M. M. Altarawneh, C. H. Mielke, V. S. Zapf, R. Hu, S. L. Bud’Ko, and P. C. Canfield, Phys. Rev. B , 2011, 83(4): 100514
72 L. Jiao, Y. Kohama, J. L. Zhang, H. D. Wang, B. Maiorov, F. F. Balakirev, Y. Chen, L. N. Wang, T. Shang, M. H. Fang, and H. Q. Yuan, arXiv:1106.2283 , 2011
73 V. N. Zverev, A. V. Korobenko, G. L. Sun, D. L. Sun, C. T. Lin, and A. V. Boris, Jpn. J. Appl. Phys. , 2011, 50: 05FD0274
74 G. Wu, H. Chen, T. Wu, Y. L. Xie, Y. J. Yan, R. H. Liu, X. F. Wang, J. J. Ying, and X. H. Chen, J. Phys.: Condens. Matter , 2008, 20(5): 422201
75 C. Liu, Y. Lee, A. D. Palczewski, J. Q. Yan, T. Kondo, B. N. Harmon, R.W. McCallum, T. A. Lograsso, and A. Kaminski, Phys. Rev. B , 2010, 82(7): 075135
76 S. I. Vedeneev, C. Proust, V. P. Mineev, M. Nardone, and G. L. J. A. Rikken, Phys. Rev. B , 2006, 73(1): 14528
77 M. S. Nam, J. A. Symington, J. Singleton, S. J. Blundell, A. Ardavan, J. A. A. J. Perenboom, M. Kurmoo, and P. Day, J. Phys.: Condens. Matter , 2009, 11(43): L477
78 P. Vilmercati, A. Fedorov, I. Vobornik, U. Manju, G. Panaccione, A. Goldoni, A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, R. Jin, D. Mandrus, D. J. Singh, and N. Mannella, Phys. Rev. B , 2009, 79(22): 220503
79 Y. M. Xu, Y. B. Huang, X. Y. Cui, R. Elia, R. Milan, M. Shi, G. F. Chen, P. Zheng, N. L. Wang, P. Dai, J. P. Hu, Z. Wang, and H. Ding, Nat. Phys. , 2011, 7(3): 198
80 Z. S. Gao, Y. P. Qi, L. Wang, D. L. Wang, X. P. Zhang, C. Yao, and Y. W. Ma, Supercond. Sci. Technol. , 2011, 24(6): 065022
[1] Jun-Ran Zhang, Bo Liu, Ming Gao, Yong-Bing Xu, Rong Zhang. Evidence of anisotropic Landau level splitting in topological semimetal ZrSiS under high magnetic fields[J]. Front. Phys. , 2019, 14(6): 63602-.
[2] Qian Chen,Xiaohui Yang,Xiaojun Yang,Jian Chen,Chenyi Shen,Pan Zhang,Yupeng Li,Qian Tao,Zhu-An Xu. Enhanced superconductivity in hole-doped Nb2PdS5[J]. Front. Phys. , 2017, 12(5): 127402-.
[3] Jiangping Hu,Jing Yuan. Robustness of s-wave pairing symmetry in iron-based superconductors and its implications for fundamentals of magnetically driven high-temperature superconductivity[J]. Front. Phys. , 2016, 11(5): 117404-.
[4] Masashi Tokunaga. Studies on multiferroic materials in high magnetic fields[J]. Front. Phys. , 2012, 7(4): 386-398.
[5] Fa Wang, Dung-Hai Lee. A reflection on the contrast between the Cooper pairing in iron-based and conventional superconductors[J]. Front. Phys. , 2011, 6(4): 350-356.
[6] ZUO Liang, ZHANG Yu-dong, ZHAO Xiang, HE Chang-shu, CLAUDE Esling. Effects of High Magnetic Fields on the Microstructure Formation in a 42CrMo Steel During Solid Phase Transformations[J]. Front. Phys. , 2006, 1(1): 85-91.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed