铁基超导体LaTAsO（T=Fe，Ni）和BaFe2-xNixAs2的热电效应及超导态性质

论文摘要

铁基化合物超导体是近期发现的又一类全新的非常规超导体,也是除铜氧化合物超导体后又一类超导转变温度突破BCS理论预言的McMillan极限的超导体。对其机理的研究,无疑有助于理解铜氧化物高温超导电性,也为人们探索更高超导临界温度的超导体增添了信心。本论文在系统地调研铁基超导材料研究现状的基础上,开展了对“1111”相母体材料LaTAsO（T=Fe,Ni）以及"122"相Ni掺杂体系BaFe2-xNixAs2的输运性质和Nernst效应的系统研究,得到一系列创新性成果。对于“1111”相母体材料,我们发现含有FeAs面的LaFeAsO母体具有很反常的热电性质,热电势和Nernst系数在体系进入SDW态时均显著增大。同时,LaNiAsO体系的热电势和Nernst系数均很小,与常规金属十分相似。我们认为,含FeAs面的LaFeAsO热电性质的反常可能与其电子关联效应或者反常的带间电子散射有关；而含NiAs面的LaNiAsO性质则更像常规金属,呈现出费米液体行为,并且其超导态性质也更像传统的超导体。这些结果表明铁基超导材料中的高温超导电性和基于FeAs面的反常热电特性之间存在着密切的关联。对于“122"相,我们系统地测量了BaFe2-xNixAs2的输运性质和Nernst效应随着掺杂的演变,并对最佳掺杂（x=0.1）时的超导态性质,包括上临界场的各向异性和临界电流等进行了研究。在SDW态的磁阻测量发现其磁电阻率在平面内有二度对称性,与Stripe型的反铁磁序相吻合。同时我们发现Hall系数的温度关系和热电势的绝对值在最佳掺杂时达到最大,这点与“1111”相类似。BaFe2-xNixAs2超导态性质与Co掺杂的"122"相类似,但各向异性要更强一些。对于"122"相母体BaFe2As2的Nemst效应研究发现,在进入SDW态时BaFe2As2具有巨大的Nemst效应。随着Ni掺杂浓度增加,正常态的Nernst效应逐步减小,在过掺杂区逐渐过渡到通常金属的行为。对最佳掺杂（x=0.1）样品的Nernst测量表明该超导体存在一个较宽的磁通液态区,介于常规超导体和高温铜氧超导体之间。与“1111”相相比,这个磁通液态区要明显小一些,说明其更强的三维特性确实有利于形成磁通格子固体。在Tc以上没有发现与超导预配对相联系的反常Nernst信号,这点与高温铜氧超导体完全不同。但其正常态的Nernst信号仍然很大,我们推测这些Nernst信号可能来自多带之间的反常散射,或者跟电子关联效应有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 超导材料的发展
• 1.2 超导理论简介
• 1.3 铁基化合物超导体
• 1.3.1 铁基化合物超导体的结构
• 1.3.2 铁基化合物超导体的相图和物性
• 1.3.3 小结
• 1.4 本论文的研究内容和章节安排
• 第2章 样品制备及物性测量方法介绍
• 2.1 样品的制备
• 2.1.1 LaFeAsO及LaNiAsO多晶样品的制备
• 2As₂及其掺Ni单晶样品的制备'>2.1.2 BaFe₂As₂及其掺Ni单晶样品的制备
• 2.2 物性测量方法
• 2.2.1 Hall效应的测量
• 2.2.2 热电势和Nernst效应的测量
• 2.3 本章小结
• 第3章 1111相母体LaTAsO（T=Fe,Ni）的热电效应
• 3.1 引言
• 3.2 LaFeAsO的热电效应
• 3.3 LaNiAsO的热电效应
• 3.4 本章小结
• 2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的超导态性质研究'>第4章 122相BaFe_2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的超导态性质研究
• 4.1 引言
• 2-xNi_xAs₂的相图与输运性质'>4.2 BaFe_2-xNi_xAs₂的相图与输运性质
• 2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的超导态性质'>4.3 BaFe_2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的超导态性质
• 4.4 本章小结
• 2-xNi_xAs₂的Nernst效应'>第5章 Ni掺杂122相BaFe_2-xNi_xAs₂的Nernst效应
• 5.1 引言
• 2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的Nernst效应'>5.2 BaFe_2-xNi_xAs₂最佳掺杂（x=0.1）的Nernst效应
• 2-xNi_xAs₂的Nernst效应随Ni掺杂的演变'>5.3 BaFe_2-xNi_xAs₂的Nernst效应随Ni掺杂的演变
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 致谢