“11”型鐵基超導(dǎo)體制備工藝優(yōu)化及Sn添加的影響.pdf

1、繼銅氧化物超導(dǎo)體之后，2008年發(fā)現(xiàn)的新型鐵基超導(dǎo)體掀起了凝聚態(tài)物理新的研究熱潮。在極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦丸F基超導(dǎo)體中，“11”型鐵基超導(dǎo)體因結(jié)構(gòu)簡單、毒性較低、摻雜敏感性高而成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　由于燒結(jié)溫度在固相燒結(jié)法第二階段對晶體結(jié)構(gòu)和微觀組織起著重要作用，本文沿著探尋晶體結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)性能關(guān)系的方向?qū)υ诓煌瑹Y(jié)溫度下制備的FeSe0.5Te0.5多晶樣品開展了一系列研究。晶體結(jié)構(gòu)分析表明更高的二次燒結(jié)溫度能夠通過促進(jìn)Te在超

2、導(dǎo)相中的替代作用增加化學(xué)壓力，從而提高起始轉(zhuǎn)變溫度（Tconset）。與此同時(shí)，更高燒結(jié)溫度引起的超導(dǎo)晶粒長大和組織均勻性提升成為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變迅速完成的主要原因。
　　本文研究了Sn添加對氬氣氣氛下用固相燒結(jié)法制備的FeSe0.93和FeSe0.5Te0.5塊材的影響。結(jié)果表明，Sn并沒有進(jìn)入超導(dǎo)相晶格，而是以雜質(zhì)相形式存在。差熱分析顯示，燒結(jié)時(shí)Sn最先熔化并與Se/Te反應(yīng)生成SnSexTey。而液相SnSexTey的出現(xiàn)能夠明顯加

3、速后續(xù)鐵硒化合物的生成。X射線衍射（XRD）圖譜表明 Sn添加能促進(jìn)Fe7Se8相向超導(dǎo)相的轉(zhuǎn)變以及超導(dǎo)晶粒的生長。微觀組織觀察顯示在Sn添加的樣品中長大的超導(dǎo)晶粒彼此結(jié)合緊密。
　　盡管諸如Fe7Se8、Fe3O4和SnSexTey雜質(zhì)相的出現(xiàn)對“11”型鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)性能不利，但由于超導(dǎo)晶粒的長大、有害雜質(zhì)相的減少和組織均勻性的提升， Sn添加 FeSe0.93樣品的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）與未添加樣品相比卻并未受到抑制，這與先

4、前其它金屬摻雜的鐵硒樣品中結(jié)果明顯不同。
　　另外，F(xiàn)eSe0.5Te0.5樣品中少量的Sn添加能夠促進(jìn)超導(dǎo)相中Te對Se位的取代，導(dǎo)致超導(dǎo)相成分更加接近理想的FeSe0.5Te0.5。5 wt％Sn將樣品的零電阻溫度(Tc0)提高了3 K，同時(shí)Tconset也有一定升高。5 wt%Sn添加樣品在4.3 K時(shí)的臨界電流密度(Jc)即使在60000 Oe以上仍能穩(wěn)定維持在3×102 A cm2，而不像未添加Sn的樣品中那樣衰減迅速。