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Identifying the genes of unconventional high temperature superconductors

Science Bulletin 2016年第7期61卷 561-569页

作者： Jiangping Hu Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China Collaborative Innovation Center of Quantum Matter Beijing 100190 China

We elucidate a recently emergent framework in unifying the two families of high temperature （high To） superconductors, cuprates and iron-based superconductors. The unification suggests that the latter is simply the counterpart of the former to realize robust extended s-wave pairing symmetries in a square lattice. The unification identifies that the key ingredients （gene） of high tc superconductors is a quasi two dimensional electronic environment in which the d-orbitals of cations that partic- ipate in strong in-plane couplings to the p-orbitals of anions are isolated near Fermi energy. With this gene, the superexchange magnetic interactions mediated by anions could maximize their contributions to superconductivity. Creating the gene requires special arrangements between local electronic structures and crystal lattice structures. The speciality explains why high tc superconductors are so rare. An explicit prediction is made to realize high tc superconductivity in Co/Ni-based materials with a quasi two dimensional hexagonal lattice structure formed by trigonal bipyramidal complexes.

关键词： Cuprates Iron-based superconductors unconventional high tc superconducotors Superexchange

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