FeAs基超导体的超导电性被普遍认为源自自旋涨落诱导的近似嵌套空穴型费米面和电子型费米面之间的带间散射。2010年11月，铁基超导体KFe2Se2【Phys. Rev. B 82, 182520 (R) (2010)】的发现引发了国际上铁基超导新的研究热潮。
中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)丁洪研究组、周兴江研究组和复旦大学封东来研究组分别利用角分辨光电子能谱(ARPES)手段，发现KFe2Se2只在布里渊区存在电子型费米面，在布里渊区中心并不存在空穴型费米面【Phys.
Rev. Lett. 106, 187001 (2011);Phys. Rev. Lett. 106, 107001 (2011);Phys. Rev. B
83, 140508(R) (2011);Nature Mater. 10, 273-277
(2011)】，这极大地改变了先前人们对于铁基超导体电子结构的认识。人民大学鲍威等和物理所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)李建奇研究组分别利用X-射线衍射和中子衍射和透射电镜(TEM)，发现KFe2Se2的Fe原子格层上存在着Fe空位，Fe空位的有序导致
超晶格的形成【Phys. Rev. B 83, 132509 (2011);Chin. Phys. Lett. 28,
086104 (2011);Phys. Rev. Lett. 107, 137003 (2011);Phys. Rev. B 83, 140505(R)
(2011)】。陈根富等还在该体系中观察到了44 K超导相的迹象【Phys. Rev. B 83, 132502
(2011)】。清华大学薛其坤研究组则利用扫描隧道显微镜(STM)证实了超晶格相为绝缘体，超导相应为不含Fe空位的KFe2Se2完整晶格【Nature Phys. 8, 126–130
(2012)】。中国科技大学陈仙辉研究组发现超导相存在于两个反铁磁相中间【Sci. Rep. 2, 212
(2012)】。物理所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)王楠林研究组发现K0.75Fe1.75Se2中存在纳米尺度的相分离，并进一步证实了超晶格相为绝缘体【Sci. Rep. 2, 221
(2012)】，但超导相的成分和结构仍有争议。物理所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)赵忠贤研究组孙力玲等报道了KFe2Se2中压力诱导的第二个超导转变(量子相变)，12.5
GP下超导转变温度达48.7 K【Nature 483, 67-69 (2012);Phys. Rev. Lett. 108, 197001 (2012)】。
为了确认AmFe2Se2(Am=K，Rb，Cs，Tl/K，Tl /Rb)中的超导相和寻找新的超导材料，人们大量尝试在FeSe层间插入其它碱金属或碱土金属。最近，物理所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)应天平、陈小龙、王刚等采用氨热法，成功在室温下将碱金属Li、Na，碱土金属Ca、Sr、Ba和稀土元素Eu、Yb插入FeSe层间，合成了高温方法无法获得的一系列铁基超导体AxFe2Se2(A=Li，Na，Ca，Sr，Ba，Eu，Yb)(如图1所示)，其最高超导起始转变温度达46 K。这是目前FeSe基超导体在常压下已报道的最高超导转变温度，接近物理所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)赵忠贤研究组孙力玲等报道的高压(12.5GPa)下的48.7 K【Nature 483, 67-69 (2012)】。指标化结果显示，系列产物的晶格常数a与高温合成的KFe2Se2相当，而c则比高温合成KFe2Se2的大很多，这表明与氨有关的基团极有可能进入了FeSe层间。初步的结构分析表明，所有产物空间群均为I4/mmm，与KFe2Se2的结构类似，主要差别在于其FeSe层间除了金属以外应该还存在NH3或NH2-等基团【arXiv: 1203.5046;arXiv: 1205.5731】。NaFe2Se2磁性测量表明，其超导起始转变温度约为46 K(图2)，10 K时的超导相含量约为40%。测量NaFe2Se2冷压样品的电阻获得了与磁性测量基本对应的超导起始转变温度45 K。Ba0.8Fe2Se2的磁性和电阻测量确认其超导起始转变温度为39 K(图3)，比热测试清楚地表明其热容在39 K偏离线性变化，进一步证实了其体超导电性。其他体系样品的磁性测量也分别确认了它们的超导转变。氨热法合成NaFe2Se2和Ba0.8Fe2Se2的红外光谱测试并没有观察到清晰的源于N-H键的振动峰，目前氨在引入超导中的作用还不清楚。此外，稳定性研究表明，BaFe2Se2在空气气氛和低温退火条件下较为稳定。
AxFe2Se2系列新超导体的发现为探索新超导材料和研究超导机制提供了新的契机，同时说明在一定条件下许多原子或原子团可插入FeSe层间。基于类似方法，有望通过插层在FeSe基化合物中发现更多的新超导体。该结果已发表在近期出版的Scientific Reports【Sci. Rep. 2, 426 (2012)】上。
该项工作得到了国家自然科学基金重点项目和中国科学院知识创新工程重要方向性项目的支持。
图1 AxFe2Se2(A=Li，Na，K，Ca，Sr，Ba，Eu，Yb)的XRD图谱。a和b为高温合成β-FeSe和K0.8Fe1.7Se2的XRD图谱。c-j分别为氨热法合成的LiFe2Se2，NaFe2Se2，KFe2Se2，Ca0.5Fe2Se2，Sr0.8Fe2Se2，Ba0.8Fe2Se2，EuFe2Se2和Yb0.8Fe2Se2。
图2 NaFe2Se2的磁化强度与电阻。
图3 Ba0.8Fe2Se2的磁化强度、电阻和比热。
Superconductivity in the iron selenide KxFe2Se2 (0 ≤x≤1.0)
Observation of superconductivity at 30~46K in AxFe2Se2 (A=Li, Na, Ba, Sr, Ca, Yb, and Eu)
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