Christoph Meingast, Kristin Willa, Christophe Marcenat, Thierry Klein, Roland Willa, Frédéric Hardy, Michael Merz, Mingquan He, Th. Wolf, A. Demuer, L. Doussoulin, Amir A. Haghighirad, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Magnétisme et Supraconductivité (MagSup), Institut Néel (NEEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Chongqing University [Chongqing], Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Grenoble (LNCMI-G ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LaTEQS), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Magnétisme et Supraconductivité (NEEL - MagSup), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
The full H-T phase diagram in the nematic superconductor FeSe is mapped out using specific-heat and thermal-expansion measurements down to 0.7 K and up to 30 T for both field directions. A clear thermodynamic signal of an underlying vortex-melting transition is found in both datasets and could be followed down to low temperatures. The existence of significant Gaussian thermal superconducting fluctuations is demonstrated by a scaling analysis, which also yields the mean-field upper critical field Hc2(T). For both field orientations, Hc2(T) shows Pauli-limiting behavior. Whereas the temperature dependence of the vortex-melting line is well described by the model of Houghton et al., Phys. Rev. B 40, 6763 (1989) down to the lowest temperatures for H $\perp$ FeSe layers, the vortex-melting line exhibits an unusual behavior for fields parallel to the planes, where the Pauli limitation is much stronger. Here, the vortex-melting anomaly is only observed down to T*= 2-3 K, and then merges with the Hc2(T) line as predicted by Adachi and Ikeda, Phys. Rev. B 68 184510 (2003). Below T*, Hc2(T) also exhibits a slight upturn possibly related to the occurence of a Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) state., 7 figures, 11 pages