过渡金属掺杂对SmCoAsO磁性的影响

摘要

目前对高温铁基超导体的研究已经取得了一定的进展，许多研究小组对3d、4d、5d过渡金属在Fe位的掺杂做了相关研究，结果显示，在1111型Fe基超导体中，当Fe位元素完全被Co元素替换，样品超导电性消失，转而表现出丰富的磁性质，由此可见，1111型Fe基超导体系中的超导电性与磁性具有紧密的联系。本文主要研究具有ZrCuSiAs型结构化合物SmCoAsO在Co位进行过渡金属(TM=Ni、Mn、Ir)掺杂后的电磁特性，探究过渡金属掺杂对Co基材料SmCoAsO磁性的影响，进而深入了解SmCoAsO的磁性及铁基超导体系中的超导电性与磁性的关联，并在此基础上探索新的超导材料和磁性材料。
　　 本文第一章，概述了超导材料的基本特性以及铁基超导材料的发展历程，并总结了1111型Fe基超导体的元素替代效应和Co基材料磁性的研究进展。
　　 第二章，主要对所研究材料的制备方案及其表征手段进行相关介绍，同时对样品制备和测量分析过程中用到的相关的仪器设备进行了说明。
　　 第三章，重点研究了3d过渡金属Ni在SmCoAsO的掺杂效应，发现随着掺杂量的增加，SmCo1-xNixAsO样品的反铁磁和铁磁性均被抑制，其转变温度明显降低，当掺杂量到x=0.25时，其反铁磁和铁磁转变温度分别降低到11K和38K。在所有掺杂样品的反铁磁转变温度以下均观察到了变磁性转变。和在SmCoAsO的Co位掺杂Fe相比，Ni的掺杂浓度明显较高。根据磁测量结果建立了SmCo1-xNixAsO(0≤x≤0.25)体系的磁相图。
　　 第四章，进一步研究在Co位掺Mn对SmCoAsO电磁特性产生的影响，结果表明，SmCo1-xMnxAsO的电磁特性与SmCo1-xNixAsO明显不同，Mn掺杂基本不对反铁磁转变温度产生影响，但加强了体系的铁磁性，SmCoAsO在高温区域(～150K)的亚铁磁转变逐渐变为铁磁性转变，通过测试M-H曲线发现，低温区域的反铁磁相被抑制，在反铁磁转变温度以下，由原来的反铁磁-铁磁的变磁性转变变为铁磁间的转变。同时在室温下的M-H曲线表现为铁磁特征，在该体系中出现了明显不同于SmCoAsO和SmCo1-xNixAsO的磁现象。
　　 第五章，研究了非磁性元素Ir在Co位掺杂对SmCoAsO的影响。电磁特性研究发现，5d过渡金属Ir掺杂样品与3d过渡金属Ni掺杂样品的特性具有明显的区别，样品在低场下(＜300Oe)仍表现出明显的不可逆性，随着磁场的增加，不可逆性逐渐消失。SmCo1-xIrxAsO的铁磁及反铁磁转变温度不随掺杂量的增大发生明显变化，说明5d过渡金属Ir对母体材料的磁性没有明显的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 超导材料的基本特性

1．2．1 零电阻特性

1．2．2 完全抗磁性

1．2．3 宏观量子效应

1．3 电磁特性介绍

1．3 高温超导材料的发展概况

1．3．1 高温超导体的发展历程

1．3．2 1111型铁基超导体母体材料的一般特性

1．3．3 Fe基材料的元素替代效应

1．4 Co基材料的发展

1．5 本文工作及结构

第2章 样品的制备与表征

2．1 引言

2．2 实验方案的设计

2．2．1 1111相多晶样品REFeAsO的制备方法

2．2．2 两步法制备SmCo1-xTMxAsO(TM=Ni、Mn、Ir)

2．3 分析测试方法

2．3．1 X射线衍射仪

2．3．2 扫描电子显微镜

2．3．3 综合物性测量系统

2．4 本章小结

第3章 Ni掺杂对SmCoAsO磁性转变的影响

3．1 引言

3．2 实验过程

3．3 实验结果与讨论

3．4 本章小结

第4章 SmCo1-xMnxAsO体系的磁性和输运性质

4．1 引言

4．2 实验制备

5．3 实验结果与讨论

4．4 本章小结

第5章 SmCo1-xIrxAsO体系的磁性和输运性质

5．1 引言

5．2 实验制备

5．3 实验结果与讨论

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文