铁基超导体(Li0.8Fe0.2)OHFeSe和AFe2As2(A=K，Rb，Cs)的核磁共振研究

摘要

铁基超导因其丰富的结构、相图和超越传统BCS理论框架等特点成为了近年来凝聚态物理里的一个研究热点。作为继铜氧化物超导后的又一类高温超导体，铁基超导与铜氧化物超导有着相似的地方，它们都是准二维的层状结构、都是对磁性母体掺杂然后演变成超导的，磁性涨落对超导配对都起着关键性的作用。核磁共振作为一种能有效探测自旋涨落的技术手段，它能帮助人们更好地理解铁基超导中磁性和超导的关系。
　　在本论文中，我们对(Li0.8Fe0.2)OHFeSe材料进行了系统的核磁共振测量，通过研究(Li0.8Fe0.2)OHFeSe核磁共振谱线随温度和外加磁场的变化，我们证实了其Li和Fe互占的结构和磁场诱导的铁磁分量;对于重空穴掺杂的AFe2As2(A=K，Rb，Cs)铁基超导体，我们系统研究了这个体系奈特位移(K)和自旋晶格弛豫率(1/T1)随温度的变化，并和相关输运结果对比，发现其存在很好的标度率和特征温度T*，并且在低温表现出类似于重费米子的“奈特位移反常”行为。
　　本论文共分为以下三章:
　　1.绪论
　　本章首先简单回顾超导材料的发展史，接着介绍了几种铁基超导体典型的结构和相图。然后我们简单的介绍了FeSe类超导体的研究进展和轨道选择的莫特转变的相关物理背景。最后我们介绍了核磁共振的基本原理并简要阐释了其在凝聚态物理中的应用。
　　2.(Li0.8Fe0.2)OHFeSe核磁共振研究:磁场诱导的铁磁态
　　本章介绍了我们对(Li0.8Fe0.2)OHFeSe核磁共振测量结果。随温度的降低，我们发现7Li的核磁共振谱线由一个峰逐渐演变成三个峰，并且自旋-自旋弛豫时间(T2)也呈发散行为，这些都表明低温下某种磁有序的形成。进一步比较7Li和77Se的谱线宽度表明在(Li0.8Fe0.2)OH这一层存在着沿着外场的铁磁分量，低温下形成这样的三峰结构也可以证实Li和Fe依照0.8∶0.2比例互占的结构。随着磁场变化的谱线和T2也暗示上述的铁磁分量是由外场诱导形成的。对于(Li0.8Fe0.2)OHFeSe，我们的结果表明在强场下，其超导电性与磁场诱导的铁磁态共存。
　　3.重空穴掺杂AFe2As2(A=K，Rb，Cs)超导体的重费米子行为研究
　　本章介绍了我们对重空穴掺杂AFe2As2(A=K，Rb，Cs)超导体的核磁共振研究。通常情况下重费米子超导大多存在于含有f电子的系统中，实验上我们发现对于d电子超导的AFe2As2(A=K，Rb，Cs)也表现出重费米子的行为。75As的核磁共振谱线和自旋-晶格弛豫率(1/T1)的测量表明这个体系存在一个相干到非相干的渡越特征温度T*。当温度低于T*，K-x图偏离线性关系，表现出类似于重费米子的行为，这种行为在铁基超导里是第一次被发现。同时，AFe2As2(A=K，Rb，Cs)体系的自旋-晶格弛豫率(1/T1)也表现出T0.75次方的标度行为，暗示着体系可能临近于某种量子临界点。这些实验结果强烈支持该体系的近藤晶格模型，也表明AFe2As2(A=K，Rb，Cs)是d电子的重费米子超导体。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

§1．1 铁基超导综述

§1．1．1 引言：超导的发展史

§1．1．2 铁基超导体的结构和相图

§1．2 FeSe类超导体研究进展和轨道选择的莫特转变

§1．2．1 FeSe类超导体研究进展

§1．2．2 轨道选择的莫特转变

§1．3 核磁共振原理简介

§1．3．1 NMR的哈密顿量

§1．3．2 在正常金属中的奈特位移(Knight Shift)和自旋-晶格弛豫率1／T1

§1．3．3 在超导态中的奈特位移(Knight Shift)和自旋一晶格弛豫率1／T1

参考文献

第二章 (Li0．8Fe0．2)OHFeSe核磁共振研究：磁场诱导的铁磁态

§2．1 引言

§2．2 实验细节

§2．3 实验结果及讨论

§2．3．1 样品超导表征和磁性的来源

§2．3．2 Li和Fe互占结构的谱线分析

§2．3．3 磁场诱导的铁磁分量

§2．4 本章小结

参考文献

第三章 重空穴掺杂AFe2As2(A=K，Rb，Cs)超导体的重费米子行为研究

§3．1 引言

§3．2 实验细节

§3．3 实验结果及讨论

§3．3．1 随温度变化的奈特位移和电阻率

§3．3．2 奈特位移和自旋晶格弛豫率的标度行为

§3．3．3 Tc、γ和T*的关联

§3．4 本章小结

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢