La1-xTaxOBiS2超導體單晶生長及超導性能研究.pdf

1、超導體由于具備特有的性能，百余年來一直是科學家研究的重要課題，而其中層狀結構超導體更是研究的重點。2012年6月新型層狀鉍硫基超導體被發(fā)現(xiàn)，迅速引起了科學家的關注，科學家借鑒銅氧化物和鐵基高溫超導體的研究經(jīng)驗，短時間內(nèi)，一系列BiS2基新型超導體相繼問世，形成了一個BiS2基超導體大家族。目前，對于層狀高溫超導體的超導機制尚不清楚，新層狀超導體的研究將為我們理解其超導機制提供更多有用的信息。本文主要以新型BiS2基層狀超導體La1-xT

2、axOBiS2為研究對象，采用助溶劑法生長單晶，探索大塊超導單晶的最佳生長工藝，并對其晶體結構、微觀形貌、各向異性、磁性能和電輸運性能等進行全面表征，探索其產(chǎn)生超導電性的可能原因。論文第一章為緒論部分，簡單介紹了超導電性的發(fā)現(xiàn)，回顧了百年超導研究史，介紹了幾種超導微觀機理，重點介紹了本論文研究方向的相關文獻綜述和超導多晶、單晶的研究概況，最后闡述了本論文的研究內(nèi)容和結構。
　　論文第二章為本論文實驗過程中涉及到的樣品制備方法、所用

3、試劑、實驗設備、樣品表征分析手段以及La1-xTaxOBiS2超導體單晶生長實驗的介紹。首先簡單介紹了本論文中所用到的固相反應法和助溶劑法以及實驗試劑和實驗設備，然后，介紹了樣品的晶體結構、微觀結構、磁性能和電輸運性能的表征方法，最后重點介紹了La1-xTaxOBiS2超導體單晶生長實驗。
　　論文第三章為采用助溶劑法生長La1-xTaxOBiS2超導體單晶，通過調(diào)整摻雜量、助溶劑類型、原料種類、反應容器類型以及熱處理工藝來優(yōu)化單

4、晶生長工藝，成功得到了毫米級超導體單晶片，具有CeOBiS2型四方晶體結構，屬于P4/nmm空間群，同時有部分雜相存在，單晶片自發(fā)形核并通過二維晶核生長方式長大，沿ab面生長，最終形態(tài)為片層狀，M-T測試結果表明，當x=0.1時，大片單晶片和小片單晶片的Tc分別為3.02K、2.92K，Tirr分別為2.36K、2.48K，當x=0.15時，Tc為3.06K，Tirr為2.39K。
　　論文第四章為采用固相反應法和助溶劑法制備得到

5、母相LaOBiS2多晶和單晶樣品，發(fā)現(xiàn)了超導電性，對其晶體結構、微觀形貌、超導性能進行詳細表征，探索其產(chǎn)生超導電性的可能原因。XPS研究結果表明樣品中沒有其他元素，純度較高，LaOBiS2多晶具有CeOBiS2型四方晶體結構，屬于P4/nmm空間群，Tc約為3K。對于單晶樣品，單晶XRD研究表明其晶體結構可能為四方、單斜或三斜，而且部分樣品中存在缺陷，理論計算發(fā)現(xiàn)不同晶體結構所對應的能帶結構的費米面均處于帶隙中，不具備金屬性特征，通過引

6、入點缺陷，體系在費米面的態(tài)密度增加，而且隨著點缺陷的增加而增加。導致母相LaOBiS2中出現(xiàn)超導電性的可能原因有點缺陷或結構的不穩(wěn)定，或者二者皆有。利用超導轉變溫度Tc和不可逆轉變溫度Tirr得到單晶的磁各向異性參數(shù)γ為3.1和7.24，表現(xiàn)出微弱的磁各向異性。
　　論文第五章為采用固相反應法制備得到不同熱處理溫度的La0.9Ta0.1OBiS2多晶超導體樣品，研究熱處理溫度對超導體成相和性能的影響，優(yōu)化熱處理溫度，獲得體系的相圖