鐵基超導體122型Ca1-xRExFe2As2和112型Ca1-xRExFeAs2電、磁性質(zhì)研究.pdf

1、鐵基超導體由于種類繁多、物理現(xiàn)象豐富、以及潛在的應(yīng)用前景，自其發(fā)現(xiàn)以來就受到了科學家們的廣泛關(guān)注。稀土元素電子摻雜的122型Ca1-xRExFe2As2超導體Tc可達49K，是鐵基體材料中除1111體系外轉(zhuǎn)變溫度最高的一類超導體，比同結(jié)構(gòu)的空穴型超導體Ba1-xKxFe2As2(最高Tmaxc～38K)和同樣稀土摻雜、同結(jié)構(gòu)的Sr1-xRExFe2As2(Tmaxc～22 K)都高出很多，其異常的高Tc超導起源引發(fā)了研究人員強烈的研究興

2、趣。新型112體系超導體Ca1-xRExFeAs2也具有超過40K的超導電性，加之其獨特的單斜晶格和FeAs層之間額外的可能具有拓撲性質(zhì)的Zig-Zag型As鏈結(jié)構(gòu)，吸引了很多研究者的關(guān)注。本論文以122體系Ca1-xRExFe2As2和112體系Ca1-xRExFeAs2兩類超導體為研究對象，詳細研究了其超導電性相關(guān)的電、磁性質(zhì)。
　　本論文第一章為緒論，首先簡單介紹了超導電性相關(guān)的基本知識，其次對鐵基超導體的一般性質(zhì)進行了概述

3、，最后分別重點闡述了鐵基122體系Ca1-xExFe2As2和112體系Ca1-xRExFeAs2兩類超導體目前的研究現(xiàn)狀。
　　第二章介紹了本論文所涉及單晶樣品的生長方法、樣品結(jié)構(gòu)和成分表征手段、電和磁的測量方案、以及高壓電學和磁學測量裝置。
　　第三章首先通過電、磁測量發(fā)現(xiàn)了122體系Ca1-xLaxFe2As2中兩個超導相，建立了完整的La摻雜相圖。其次，通過外磁場下轉(zhuǎn)角的電阻率測量實驗發(fā)現(xiàn)CaLa122中高Tc超導電

4、性具有很大的磁各向異性，而且角度相關(guān)的上臨界磁場符合極薄薄膜中的Tinkham公式，證明了高Tc超導電性二維性的本質(zhì)。最后，我們通過過渡金屬元素(Co，Ni)替代引入電子摻雜的方式，激發(fā)了低La含量、無高Tc的Ca1-xLaxFe2As2中35 K的超導電性，并且發(fā)現(xiàn)Co和Ni摻雜的電子相圖可以標度到一條曲線，高Tc超導電性隨電子摻雜在一定的范圍內(nèi)保持不變，這一性質(zhì)與La2CuO4-La2-xSrxCuO4雙層膜系統(tǒng)中的界面超導十分相似

5、，結(jié)合高Tc超導電性具有二維性的本質(zhì)，我們的結(jié)果支持CaRE122高Tc超導起源于界面效應(yīng)的觀點。
　　第四章研究了112體系Ca1-xRExFeAs2超導體各向異性上臨界磁場、熱激活能和臨界電流密度，發(fā)現(xiàn)112體系超導體的臨界磁場各向異性介于比較各向同性的122體系和各向異性適中的1111體系之間。
　　第五章我們在Co元素共摻的Ca1-xLaxFeAs2單晶中發(fā)現(xiàn)了磁化第二峰現(xiàn)象，并進行了系統(tǒng)的磁通動力學研究，發(fā)現(xiàn)該化合

6、物中第二峰的出現(xiàn)與磁通蠕動彈性到塑性的轉(zhuǎn)變緊密相關(guān)。我們討論了這種磁通蠕動彈性到塑性轉(zhuǎn)變引起的第二峰效應(yīng)中相關(guān)的影響因素。
　　第六章研究了112體系單晶的壓力效應(yīng)。對正常態(tài)存在反鐵磁的樣品，超導Tc隨壓力增加先減小后增大，表現(xiàn)V字狀壓力相圖。而對僅僅表現(xiàn)超導的樣品，超導Tc隨壓力增加先增加后降低，形成dome狀超導相圖。通過壓力下的Hall效應(yīng)測量證明了增加壓力相當于增加費米面中電子載流子的比重，與La摻雜效果一致。但是，與La