AFe2As2(A=Eu,Ba)体系等电子掺杂的实验研究

摘要

超导电性自发现之日起就引起了物理学界的广泛关注,超导电性的研究也历经百年而不衰。2008年初铁基超导体的发现,是自铜氧化物超导体之后高温超导领域的又一重大突破,给超导研究带来了巨大的机遇和挑战。铁基超导体的研究一方面可以从实验上积累更多的化学组成和结构与超导电性的相关知识,另一方面也可以有助于理论上探索高温超导的微观机制,而这些对于寻找新的高温超导体和提高超导转变温度大有裨益。
　　 基于对铁基超导体研究工作和作者研究组之前的研究成果的总结,本文着重于铁基超导体122体系两种母体化合物EuFe2As2和BaFe2As2进行等电子掺杂工作。EuFe2As2和BaFe2As2化合物都是具有ThCr2Si2结构的化合物,它们分别在200K和140K的温度下发生结构相变和SDW相变。我们通过对它们进行等电子掺杂,得到了重要结果,并描绘了掺杂的电子相图。
　　 全文共分四章,第一章为绪论,回顾了超导发展的历程,超导电性的基本性质以及固体的磁性分类,第二章总结了铁基超导体自发现以来的实验研究进展,主要介绍了1111体系和122体系的主要研究工作。
　　 第三章介绍了EuFe2As2体系中As位P掺杂的研究工作。我们合成了一系列EuFe2(As1-xPx)2多晶样品,并对其进行了结构表征和电阻率测量。我们发现P掺杂会使晶胞缩小,引入化学压力。我们描绘了完整的EuFe2(As1-xPx)2电子相图,指出P掺杂能够压制SDW并引入超导,超导区域为0.2≤x≤0.4,同时,在这一掺杂范围内超导和铁磁共存。x>0.4时,材料的超导消失,仅剩下铁磁转变。
　　 第四章介绍了BaFe2As2体系中Fe位等量掺杂Cr和Ni的研究工作.我们通过对一系列Ba(Fe1-xCrx／2Nix／2)2As2样品的物性表征,给出了Ba(Fe1-xCrx／2Nix／2)2As2体系的电子相图.我们发现等量Cr、Ni的掺杂,会在BaFe2AS2中引入铁磁相互作用。掺杂能够压制SDW相变,并使材料出现自旋玻璃态。随着掺杂比率的增加,自旋玻璃态向铁磁态演变。BaCrNiAs2在64K时发生铁磁相交。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 超导发展历程

1.2 超导基本特性

1.2.1 零电阻效应

1.2.2 Meissner效应

1.3 固体磁性

1.3.1 抗磁性

1.3.2 顺磁性

1.3.3 铁磁性

1.3.4 反铁磁性和亚铁磁性

1.3.5 自旋玻璃

第二章 铁基超导体

2.1 ZrCuSiAs结构的1111体系

2.2 ThCr2Si2结构的122体系

2.3 其他体系的铁基超导体

第三章 EuFe2(As1-xPx)2体系的相图

3.1 研究背景和动机

3.2 样品制备和测量

3.3 结果分析

3.3.1 晶体结构

3.3.2 电阻测量

3.3.3 磁测量

3.3 EuFe2(As 1-xPx)2相图

第四章 Ba(Fe1-xCrx/2Nix/2)2As2体系的相图

4.1 研究背景和动机

4.2 样品制备

4.3 样品的性质表征

4.3.1 结构表征

4.3.2 电阻测量

4.3.3 磁测量

4.4 Ba(Fe1-xCrx/2Nix/2)2As2的实验相图

参考文献