鐵硫族超導(dǎo)體超導(dǎo)電性研究.pdf

1、2008年LaFeAsO1-xFx中26K超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)很快引起了一股研究的熱潮。一方面，銅氧化物高溫超導(dǎo)電性配對(duì)機(jī)制尚未明確，鐵基高溫超導(dǎo)體為此提供了一條新的研究途徑；另一方面，在磁性元素鐵的化合物中竟然會(huì)出現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性，這一現(xiàn)象也打破了人們的傳統(tǒng)觀念。在鐵基超導(dǎo)材料中，與鐵砷族相比，鐵硫族超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、不含有毒元素砷，是研究鐵基材料超導(dǎo)機(jī)制的一種理想載體。而且鐵硫族超導(dǎo)體也有很多不同于鐵砷族的獨(dú)特性質(zhì)。本論文以鐵硫族超導(dǎo)體為

2、研究對(duì)象，通過(guò)外加壓力、元素?fù)诫s、不同氣氛退火等手段改變體系的微結(jié)構(gòu)、磁性質(zhì)，研究了超導(dǎo)電性、磁性及微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。本論文共分為六章：
　　 前兩章簡(jiǎn)單介紹了超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)歷程以及鐵硫族超導(dǎo)體的物理性質(zhì)。
　　 第三章，F(xiàn)eTe1-xSx單晶中壓力效應(yīng)對(duì)超導(dǎo)電性和磁性的影響。用原子半徑較小的S替代FeTe中的Te會(huì)產(chǎn)生化學(xué)壓，抑制磁有序，誘導(dǎo)出超導(dǎo)電性。但S固溶度低，超導(dǎo)電性較弱，能否在化學(xué)壓的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)外加壓力

3、來(lái)增強(qiáng)超導(dǎo)電性還不清楚。我們對(duì)FeTe1-xSx單晶做了加壓實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)均勻樣品中的超導(dǎo)電性隨壓力增加逐漸被抑制，這被歸因于晶體結(jié)構(gòu)在高壓下發(fā)生相變所致，而非均勻樣品的臨界溫度卻被升高到21K(10kbar)，這被歸因于組分不均勻產(chǎn)生的應(yīng)力在高壓下避免了結(jié)構(gòu)相變所致。研究表明：在鐵硫族超導(dǎo)體中如果可以避免結(jié)構(gòu)在高壓下發(fā)生相變，那么臨界溫度將會(huì)被進(jìn)一步提高。
　　 第四章，F(xiàn)eTe1-xSx單晶中退火效應(yīng)對(duì)超導(dǎo)電性和磁性的影響。該體

4、系S固溶度低，超導(dǎo)電性較弱，常伴隨著與磁性共存，我們對(duì)單晶樣品做了不同氣氛下的退火研究，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)體系超導(dǎo)電性不僅可以被空氣中退火改善，而且還可以被真空、氬氣中退火改善。組分分析及比熱結(jié)果顯示，空氣中退火后氧進(jìn)入到體系中，長(zhǎng)程反鐵磁序被部分抑制：而真空、氬氣中退火對(duì)樣品的組分沒(méi)有影響，超導(dǎo)電性的改善與微結(jié)構(gòu)有關(guān)。研究表明：該體系中可以通過(guò)退火方法抑制磁性、調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)來(lái)改善超導(dǎo)電性。
　　 第五章，F(xiàn)eTe0.8Se0.2單晶中Fe

5、位摻雜效應(yīng)對(duì)超導(dǎo)電性和磁性的影響。鐵硫族超導(dǎo)體的研究主要集中在Se位替代上，F(xiàn)e位替代相對(duì)較少而且主要集中在多晶樣品中。我們制備了名義組分為M0.05Fe0.95Te0.8Se0.2(M=Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn)的單晶樣品。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)離子半徑較小的Cu2+、Co2+、Ni2+可以有效的進(jìn)入到體系中，含量接近名義的5％，而Cr2+、Mn2+、Zn2+的固溶度卻很低。磁化率和電阻率結(jié)果表明，Co、Ni、Cu替代Fe導(dǎo)致了自旋玻璃的

6、形成，并抑制了超導(dǎo)電性。Cu、Ni摻雜全破壞了超導(dǎo)電性，而晶格常數(shù)最小的Co摻雜樣品中超導(dǎo)電性僅被部分抑制。研究表明：體系的超導(dǎo)電性還可以通過(guò)微結(jié)構(gòu)的改變而得到調(diào)整。
　　 第六章，詳細(xì)研究了Co、Cu兩種元素在超導(dǎo)電性最優(yōu)的FeTe0.6Se0.4中摻雜效應(yīng)對(duì)超導(dǎo)電性和磁性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Cu摻雜比Co摻雜更強(qiáng)烈的抑制了超導(dǎo)電性，但Co摻雜卻比Cu摻雜對(duì)磁性的影響更為明顯。比熱測(cè)量發(fā)現(xiàn)，CO摻雜的樣品中存在肖特基異常比熱，表