新型Fe基硫族化合物超導體探索.pdf

1、自2008年初,日本科學家在LaO1-xFxFeAs系統(tǒng)中發(fā)現26K超導電性以來,以中國科學家為首,通過其他稀土(Sm, Nd, Pr, Ce, Gd,Y)對La位的替代、F對O的電子摻雜、Sr對La的空穴摻雜、壓力合成和外加壓力等方法,使ReOFeAs系統(tǒng)(1111相)的超導臨界溫度升高至56K,終結了銅氧化物在高溫超導體中的壟斷地位,新型超導體探索及超導物理研究再次引起了人們高度關注。經過近一年的努力,人們相繼在另外與LaO1-xF

2、xFeAs相類似結構、同樣具有F(?)2+四方格子層的:(Ba,K)Fe2As2, LiFeAs和Fe(Te,Se)等三類Fe基化合物中發(fā)現了超導電性,形成了四大類Fe基超導體。在過去的一年里,人們針對該類超導體的晶體結構、電子結構、磁性質、輸運性質及其超導電性等開展了大量的理論和實驗研究,對其認識不斷加深。特別是與銅氧化物高溫超導體相比較,其物性的異同更是大家感興趣的問題。但對他們所具有的共同特征,及其所隱含的物理意義并不清楚,如高溫

3、超導電性為什么只存在于具有二維結構的系統(tǒng)中?為什么在相圖中,銅氧化物和Fe基超導體的超導相都靠近反鐵磁有序相?反鐵磁漲落是有利于高溫超導電性的形成,還是只是一個競爭相?如果Fe基超導體中電-聲子相互作用很重要,那么Fe基超導體中的反鐵磁漲落與超導電性又有何關聯(lián)?相對于Fe基超導體與銅氧化物超導體的共性,其物性上的差異可能顯得更加重要。在一定意義上講,Fe基超導體更簡單,對其物性的理解應該更容易,盡管其Fermi面為多帶,但其正常態(tài)性質似

4、乎不像銅氧化物那么令人費解。本論文在對過去工作總結的基礎上,針對結構最簡單的FeSeo.85體系,和具有Fe02面的Re2O3Fe2Se2(Re=La, Ce)系統(tǒng),分別采用Cu對Fe、F對O的部分替代,對其結構、磁性質和輸運性質進行了系統(tǒng)研究。全文分為三章:第一章主要介紹了超導電性的基本性質,對Fe基超導體的研究現狀進行了綜述和評論,同時介紹了本論文的研究動機和意義。第二章介紹了本論文中所采用的實驗方法。采用傳統(tǒng)的固相反應法制備多晶樣

5、品,采用X射線粉末衍射(XRD)對樣品的結構進行表征,樣品的電阻率-溫度關系采用標準四引線方法進行測量,采用SQUID(超導量子干涉儀)測量樣品的磁化強度。第三章報道了Fe1-xCuxSe0.85、La2O3-xFxFe2Se2和Ce2O3-xFxFe2Se2三個系統(tǒng)的結構、磁性和超導電性的研究結果。在Fe1-xCuxSe0.85體系中,我們發(fā)現了Cu對Fe的部分替代不僅會抑制其超導電性,更重要的是導致其金屬-絕緣體相變;而在反鐵磁絕緣