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Scientific reports v.6, 2016년, pp.37527 -    SCI SCIE
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Coexistence of superconductivity and ferromagnetism in Sr0.5Ce0.5FBiS2-xSex (x = 0.5 and 1.0), a non-U material with Tc < TFM

Thakur, Gohil S. (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, New Delhi, 110016, India ) ; Fuchs, G. (Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, 01069, Germany ) ; Nenkov, K. (Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, 01069, Germany ) ; Haque, Zeba (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, New Delhi, 110016, India ) ; Gupta, L. C. (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, New Delhi, 110016, India ) ; Ganguli, A. K. (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, New Delhi, 110016, India ) ;
  • 초록  

    We have carried out detailed magnetic and transport studies of the new Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2-x Se x (0.0 ≤ x ≤ 1.0) superconductors derived by doping Se in Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2 . Se–doping produces several effects: it suppresses semiconducting–like behavior observed in the undoped Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2 , the ferromagnetic ordering temperature, T FM , decreases considerably from 7.5 K (in Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2 ) to 3.5 K and the superconducting transition temperature, T c , gets enhanced slightly to 2.9–3.3 K. Thus in these Se–doped materials, T FM is marginally higher than T c . Magnetization studies provide evidence of bulk superconductivity in Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2-x Se x at x ≥ 0.5 in contrast to the undoped Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2 (x = 0) where magnetization measurements indicate a small superconducting volume fraction. Quite remarkably, as compared with the effective paramagnetic Ce–moment (~2.2 μ B ), the ferromagnetically ordered Ce–moment in the superconducting state is rather small (~0.1 μ B ) suggesting itinerant ferromagnetism. To the best of our knowledge, Sr 0.5 Ce 0.5 FBiS 2-x Se x ( x  = 0.5 and 1.0) are distinctive Ce–based bulk superconducting itinerant ferromagnetic materials with T c   FM . Furthermore, a novel feature of these materials is that they exhibit a dual and quite unusual hysteresis loop corresponding to both the ferromagnetism and the coexisting bulk superconductivity.


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