ThCr2Si2型鐵基超導(dǎo)體和相關(guān)磁性材料的輸運(yùn)性質(zhì)與磁扭矩研究.pdf

1、具有ThCr2Si2層狀結(jié)構(gòu)的材料種類繁多，最初人們主要集中于該類材料的磁性研究，122體系鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)又再一次激發(fā)了人們對(duì)該類材料的探索。通過研究不同ThCr2Si2型層狀結(jié)構(gòu)材料的物理特性，可以促使我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)新型超導(dǎo)體的同時(shí)加深對(duì)鐵基非常規(guī)高溫超導(dǎo)機(jī)理的理解。本論文通過輸運(yùn)與磁扭矩等測(cè)量手段，分別展開了對(duì)電子型摻雜鐵基超導(dǎo)體 BaFe2-xNixAs2體系和 ThCr2Si2型磁性材料Ca1-xPrxCo2As2體系的的超導(dǎo)

2、電性與磁性研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）首先系統(tǒng)地對(duì)BaFe2-xNixAs2體系中的結(jié)構(gòu)相變、自旋密度波轉(zhuǎn)變、上臨界場(chǎng)Hc2、各向異性以及量子臨界性等鐵基超導(dǎo)體的基本特征進(jìn)行了表征和介紹。然后我們著重研究了該體系的磁電阻效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在 BaFe2-xNixAs2欠摻雜區(qū)域有細(xì)微超導(dǎo)電性的存在。通過對(duì)整個(gè)體系的磁電阻結(jié)果進(jìn)行分析我們得到：與體超導(dǎo)相比，細(xì)微超導(dǎo)電性沒有明顯的摻雜依賴關(guān)系；細(xì)微超導(dǎo)電性只存在于欠摻雜區(qū)域，

3、它會(huì)隨著體系反鐵磁序的消失而消失，說(shuō)明細(xì)微超導(dǎo)電性與體超導(dǎo)一樣，與體系的反鐵磁序之間存在著密切的關(guān)系。
　?。?）展開了對(duì)電子型摻雜鐵基超導(dǎo)體BaFe2-xNixAs2的面外磁扭矩研究，從欠摻雜 x=0.065樣品的平衡態(tài)磁扭矩獲得了與電輸運(yùn)結(jié)果一致的自旋密度波轉(zhuǎn)變溫度TSDW以及各向異性度γ等參數(shù)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在欠摻雜樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 Tc以上存在明顯的角度依賴磁扭矩的不可逆性，而在最佳摻雜和過摻雜樣品的 Tc以上并沒有發(fā)現(xiàn)這種

4、不可逆性，說(shuō)明在欠摻雜區(qū)域 Tc以上還有磁通渦旋的存在。對(duì)比銅氧化物高溫超導(dǎo)體中的相關(guān)結(jié)果，我們推測(cè)體系欠摻雜區(qū)域 Tc以上的這種不可逆性可能來(lái)源于該范圍內(nèi)強(qiáng)的超導(dǎo)漲落效應(yīng)。
　?。?）用自助熔劑法成功地生長(zhǎng)出了Ca1-xPrxCo2As2系列單晶。首先通過直流磁化率和磁扭矩測(cè)試系統(tǒng)的研究了CaCo2As2單晶的磁性，發(fā)現(xiàn)體系在74 K時(shí)發(fā)生反鐵磁轉(zhuǎn)變，其易磁化軸為c軸，磁結(jié)構(gòu)為A型反鐵磁。在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度TN以下，c軸方向的外加

5、磁場(chǎng)可以誘發(fā)體系的自旋翻轉(zhuǎn)（spin-flop）轉(zhuǎn)變，而且當(dāng)磁場(chǎng)增加到約7.5 T時(shí)達(dá)到磁化飽和。通過結(jié)合磁化率和磁扭矩測(cè)試結(jié)果，得到了系統(tǒng)在外磁場(chǎng)下發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變后各個(gè)階段的可能磁結(jié)構(gòu)，并給出了相應(yīng)的 T-H相圖。對(duì)于Ca1-xPrxCo2As2系列單晶，我們發(fā)現(xiàn)Pr的摻入會(huì)馬上改變系統(tǒng)的磁基態(tài)，從最初的反鐵磁轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁。除此之外，當(dāng)Pr摻雜濃度達(dá)到x=0.25及以上時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)了磁極翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，說(shuō)明體系中Pr的4f電子自旋與Co的