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铁基超导体Tb1-xThxFeAsO和BaFe2-xMxAs2（M=Co，Ni）的超导电性

2020-12-07阅读(638)

铁基超导体Tb1-xThxFeAsO和BaFe2-xMxAs2（M=Co，Ni）的超导电性

论文摘要

铁基超导体是自铜氧化物高温超导体发现以来又一类含过渡金属的高温超导体。由于具有跟铜氧化物超导体类似的层状结构,类似的电子态相图,以及相当高的超导临界温度,自去年发现以来即受到广泛的关注和研究。探索新的铁基超导体,能否在铁基超导体中实现更高的临界温度等等,都是该领域中的重要问题。因此,通过该体系中不同晶位替代引入掺杂,寻找新的超导体,实现更高的超导临界温度。同时,研究不同晶位的掺杂效应,获得电子态相图,对其超导机理的理解非常重要。我们成功地在常压下合成了TbFeAsO母体单相样品,并首先报导其输运性质和磁性质。进而利用+4价的Th离子部分替代+3价Tb3+离子,在常压下实现了52.5K超导,比F掺杂的TbFeAsO1-xFx样品的超导温度高。我们发现,在达到最佳掺杂时,Fe-As-Fe键角跟正四面体的键角109.47°最为接近。随着掺杂量的增加,样品热电势的绝对值依次增大,在20%的掺杂时达到最大100uV／K。我们认为热电势值增大与超导电性之间存在密切关联。我们利用自助熔剂法生长出了122相BaFe2As2单晶及其Fe位掺杂Co／Ni的单晶。我们发现跟铜氧化物铜氧面掺杂不同的是,Co,Ni在BaFe2As2的Fe位掺杂导致超导电性的发生。我们首次报导了Ni掺杂的BaFe2-xNixAs2的高达20.5K的超导及其掺杂相图。co或Ni的掺杂显著抑制了SDW反铁磁相变（或结构相变）的发生,在欠掺杂区超导与SDW反铁磁相变（或结构相变）共存。由于Ni比co能贡献的额外的巡游电子多一个,所以在达到最佳掺杂所需的掺杂量Ni约为co的一半。Ni掺杂体系的热电势研究再次证实热电势的绝对值与超导电性之间的关联。论文的最后部分研究了2H-NbSe2单晶的电荷密度波及其Fe插层单晶的性质。通过对不同质量单晶样品输运性质的研究,发现2H-NbSe2中电荷密度波的发生使得电子的平均自由程增大,导致Hall系数在60K以下强烈的温度依赖行为和25K处的符号的改变,这个解释符合鞍点驱动的电荷密度波形成理论。对Fe插层的FexNbSe2在中高Fe含量范围的系统基态进行了研究。发现在Fe的浓度为x=0.15附近时,为自旋玻璃态。随着Fe含量的增加,系统向反铁磁有序态转变。给出了基态随Fe含量变化的相图。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 超导现象的发现和基本性质
  • 1.2 超导微观机制:BCS理论
  • c超导材料的探索历史'>1.3 高Tc超导材料的探索历史
  • 1.4 高温超导铜氧化物的晶体结构和奇特性质
  • 1.5 其他非常规氧化物超导体
  • 1.6 铁基超导体的发现
  • 1.7 铁基超导体的结构类型
  • 1.8 铁基超导体的母体性质
  • 1.9 铁基超导体的掺杂,压力效应与新材料的研究进展
  • 1.10 本论文的研究内容和结论
  • 第2章 实验方法介绍
  • 2.1 样品的制备方法和表征
  • 2.1.1 TbFeAsO及其Th掺杂样品的制备
  • 2As2及其掺Co/Ni单晶样品的制备'>2.1.2 BaFe2As2及其掺Co/Ni单晶样品的制备
  • 2.1.3 样品的表征
  • 2.2 物理性质的测量
  • 2.2.1 电阻率的测量
  • 2.2.2 Hall系数的测量
  • 2.2.3 热电势的测量
  • 2.3 本章小结
  • 1-xThxFeAsO的超导电性'>第3章 1111体系Tb1-xThxFeAsO的超导电性
  • 3.1 引言
  • 3.2 母体TbFeAsO的结构与性质
  • 3.3 Th掺杂引起的结构变化
  • 3.4 Th掺杂体系的超导电性
  • 3.5 本章小结
  • 2As2中Co,Ni在Fe位的掺杂效应'>第4章 122体系BaFe2As2中Co,Ni在Fe位的掺杂效应
  • 4.1 引言
  • 2As2母体的性质'>4.2 BaFe2As2母体的性质
  • 2As2中Co掺杂效应'>4.3 BaFe2As2中Co掺杂效应
  • 2As2中Ni掺杂效应'>4.4 BaFe2As2中Ni掺杂效应
  • 2-x（Co/Ni）xAs2单晶的合作研究成果'>4.5 基于BaFe2-x（Co/Ni）xAs2单晶的合作研究成果
  • 4.6 本章小结
  • 2及其Fe插层的研究'>第5章 电荷密度波超导体2H-NbSe2及其Fe插层的研究
  • 5.1 引言
  • 2及其Fe插层的FexNbSe2单晶的制备和表征'>5.2 2H-NbSe2及其Fe插层的FexNbSe2单晶的制备和表征
  • 2单晶的输运性质的影响'>5.3 CDW对2H-NbSe2单晶的输运性质的影响
  • xNbSe2基态随Fe含量的变化'>5.4 FexNbSe2基态随Fe含量的变化
  • 5.5 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

    • 相关论文文献

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