鐵基超導(dǎo)體Sr2VO3FeAs的磁轉(zhuǎn)變及其摻雜研究.pdf

1、鐵基超導(dǎo)體是繼銅氧化物超導(dǎo)體后的另一類高溫超導(dǎo)體,它的發(fā)現(xiàn)是高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的突破,同時(shí)也為超導(dǎo)理論研究帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?？偨Y(jié)鐵基高溫超導(dǎo)體的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)相鄰FeAs層之間的距離與相應(yīng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度TC大致有正相關(guān)的聯(lián)系。因此,尋找具有更大FeAs層間距的新材料成為探求更高TC的鐵基超導(dǎo)材料的一個重要的努力方向。與其它類型的鐵基超導(dǎo)體相比,Sr2VO3FeAs母體具有37.2 K的超導(dǎo)電性,具有更大的FeAs層間距和特殊的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),

2、這使它具有一些獨(dú)特的物理性質(zhì)。首先,我們重點(diǎn)研究了Sr2VO3FeAs母體的磁性性質(zhì)。物性測量表明在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度TC以上的55 K和150 K均存在磁性異常。不同溫度下的穆斯堡爾譜測量結(jié)果表明磁性異常與Fe是無關(guān)的。低溫下的晶體結(jié)構(gòu)分析并沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相變。在V位引入摻雜,兩個磁性異常均被迅速壓制,進(jìn)一步說明這兩個磁性相變與V的相關(guān)性。我們認(rèn)為Sr2VO3FeAs的磁性起源于[Sr4V2O6]2+層,而超導(dǎo)則發(fā)生在[Fe2As2]2-層。

3、T=55 K的磁性異?？赡苁怯蒝3+的巡游電子或者V3+的反鐵磁分量引起的弱鐵磁轉(zhuǎn)變。其次,我們試圖通過控制氧含量來研究Sr2VO3FeAs的樣品質(zhì)量和物理性質(zhì)的變化。研究發(fā)現(xiàn),一定范圍內(nèi)的氧空位,有利于形成更純的相;隨著氧空位的增加,T=55 K和150 K的磁性異常逐漸受到抑制,超導(dǎo)TC降低,樣品最終變?yōu)榘雽?dǎo)體。最后,我們系統(tǒng)研究了Sr2VO3FeAs體系中的Fe、V互占位問題。通過調(diào)整Fe、V配比,發(fā)現(xiàn)樣品的電、磁性質(zhì)發(fā)生了很大變

4、化。當(dāng)Fe的含量增多時(shí),樣品的超導(dǎo)TC被快速提升至37 K;相反,增加V的配比,母體中的兩個磁性相變受到壓制,樣品也迅速變成了半導(dǎo)體;這與由氧空位所導(dǎo)致的物理現(xiàn)象是一致的。我們認(rèn)為氧空位的存在可能有利于V占據(jù)Fe位。V對Fe位的占據(jù)在[Fe2As2]2-面上引入無序,改變了晶格和電子結(jié)構(gòu),最終導(dǎo)致Sr2VO3FeAs的物理性質(zhì)變得豐富而復(fù)雜。要弄清Sr2VO3FeAs中復(fù)雜物理性質(zhì)的機(jī)理,仍需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究和論證,而Fe、V互占位和