Nadprzewodniki na bazie żelaza - badania metodą spektroskopii mössbauerowskiej A. Błachowski 1, K. Ruebenbauer 1, J. Żukrowski 2, J. Przewoźnik 2, K. Wojciechowski 3, Z.M. Stadnik 4 1 Zakład Spektroskopii Mössbauerowskiej, Instytut Fizyki, Uniwersytet Pedagogiczny, Kraków 2 Katedra Fizyki Ciała Stałego, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 3 Katedra Chemii Nieorganicznej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, 4 Department of Physics, University of Ottawa, Ottawa, Canada

Superconducting Materials

~55K ~40K ~20K ~10K

Efekt Mössbauera h Spektroskopia mössbauerowska przejście jądrowe h Spektroskopia mössbauerowska Spektrometr mössbauerowski źródło próbka

Oddziaływania nadsubtelne oddziaływanie jądra atomowego z powłoką elektronową atomu i elektronami atomów sąsiednich 1. Elektryczne monopolowe - własności wiązań - walencyjność - stopień utlenienia 2. Elektryczne kwadrupolowe - struktura elektronowa - typ i symetria sieci oraz wiązań krystalicznych 3. Magnetyczne dipolowe - własności magnetyczne

Fe-Se phase diagram The following phases form close to the FeSe stoichiometry: 1) tetragonal P4/nmm structure similar to PbO, called β-FeSe 2) hexagonal P63/mmc structure similar to NiAs, called δ-FeSe 3) hexagonal phase Fe7Se8 with two different kinds of order, i.e., 3c (α-Fe7Se8) or 4c (β-Fe7Se8) A tetragonal P4/nmm phase transforms into Cmma orthorhombic phase at about 90 K, and this phase is superconducting with Tc ≈ 8 K.

Crystal structure of -FeSe Aim of this contribution is to answer two questions concerned with tetragonal/orthorhombic FeSe: 1) is there electron spin density (magnetic moment) on Fe ? 2) is there change of electron density on Fe nucleus during transition from P4/nmm to Cmma structure ?

Fe1.05Se

Magnetic susceptibility measured upon cooling and subsequent warming in field of 5 Oe - point A - spin rotation in hexagonal phase - region B - magnetic anomaly correlated with transition between orthorhombic and tetragonal phases - point C - transition to the superconducting state

Change in electron density  on Fe nucleus S = +0.006 mm/s tetragonal phase transformation orthorhombic Change in isomer shift S ↓ Change in electron density  on Fe nucleus S = +0.006 mm/s ρ = –0.02 electron/a.u.3 orthorhombic orthorhombic and superconducting

Hyperfine magnetic field are equal to applied external magnetic field. Mössbauer spectra obtained in external magnetic field aligned with γ-ray beam Hyperfine magnetic field are equal to applied external magnetic field. Principal component of the electric field gradient (EFG) on Fe nucleus was found as negative.

Conclusions 1. There is no magnetic moment on iron atoms in the superconducting FeSe. 2. The electron density on iron nucleus lowers by 0.02 electron / a.u.3 during transition from tetragonal to the orthorhombic phase.