铁基超导体“122”体系的各向异性电阻率以及稀土金属碲化物输运性质的研究

【摘要】超导体自发现以来就引起了人们的极大兴趣,无数科学家投身于超导体的研究之中,也发现了很多令人兴奋的结果。BCS理论、约瑟夫森效应的发现,为超导体的研究及应用提供了基本的依据,铜基高温超导体的发现更是将超导体的研究推向了高潮。虽然超导体的研究成果颇丰,但是科学家们始终无法解释高温超导电性的超导机制,也没有发现成本低,应用性广泛的超导体。2008年铁基超导体的发现开辟了另一条研究超导机理的道路,科学家们希望通过两种高温超导材料的研究对比,发现超导电性的共性,以期得到高温超导发生的图像,最终解决高温超导机理,为人们更好的寻找更高温度超导体提供方向。在本论文中,我们对Ca1-xNaxFe2As2材料的各向异性电阻率进行了系统的研究,并且研究了类似层状化合物稀土金属碲化物材料的输运性质。我们合成了高质量的Ca1-xNaxFe2As2单晶样品,并且系统的研究了其面内电阻各向异性变号的行为。在稀土金属碲化物中,我们通过液氨插层的方法获得了插层碱金属的ZrTe3材料,并获得了更高温度的超导。本论文共分为以下三章：1.铁基高温超导体及部分稀土碲化物研究综述本章回顾了铁基超导体的结构分类,以及122体系材料的掺杂、相图、超导性质等。详细的介绍了铁基超导体122体系材料面内电阻各向异性的测量方法以及各向异性在不同材料中的行为,讨论了面内电阻各向异性产生的可能原因。简要介绍了稀土金属碲化物的结构,输运性质等,重点回顾了稀土金属碲化物中的电荷密度波有序,给出了电荷密度波的成因、表现及对电阻率的影响,并讨论了电荷密度波与超导之间的关系。通过这些介绍,我们可以清楚的了解铁基高温超导体及稀土金属碲化物的一些基本物理性质。2.不同掺杂含量的Ca1-xNaxFe2As2单晶面内电阻各向异性研究本章中我们系统的测量了Ca1-xNaxFe2As2单晶样品的去孪晶面内电阻各向异性。各向异性电阻(ρb-ρa)在高于TN的某一温度出现,并且在x≤0.14时,ρb-ρa是正值。随着掺杂浓度增加至x=0.19时,pb和pa的降温曲线发生交叉,即在低温磁有序态ρb-ρa<0,而在高温下ρb-ρa>0.随后,空穴浓度进一步增加导致完全负值的各向异性值ρb-ρa<0在全温区出现。这些结果显示磁有序态下的电阻各向异性行为是由不同物理机制的竞争引起的,两种不同物理机制的竞争导致了不同掺杂浓度的面内电阻各向异性行为复杂的变化。3.7K超导的KxZrTe3材料的制备及输运性质研究本章中我们系统的研究了低温下碱金属插层ZrTe3材料的输运性质,利用液氨能够溶解碱金属的特性,将K与ZrTe3混合入液氨中,在低温下发生化学反应而生成ZrTe3材料,而后测量其晶体结构以及输运性质。电阻测量发现ZrTe3单晶在3.5K出现超导电性,不同K含量的ZrTe3样品的磁化率测量显示随着K含量的增大,超导温度提高；当x增大到1时,超导温度最高；x大于1后,超导温度下降。这说明随着K含量的增大,存在着K插层的最佳浓度,即KZrTe3,此时超导温度可以达到7K,这是目前在ZrTe3体系中已知的最高超导温度。
【作者】马家强；
【导师】陈仙辉；
【作者基本信息】中国科学技术大学，材料物理与化学，2014，硕士
【关键词】铁基高温超导体；面内电阻各向异性；122体系；稀土金属碲化物；电荷密度波；

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