直接和间接电子掺杂的CaHFeAs输运性质和电子相图的研究

【摘要】由于超导材料巨大的应用前景和潜在的商业价值,探索具有更高超导转变温度的新超导体一直激励着全世界的科学家坚持不懈的努力并为之奋斗。虽然BCS理论很好的解释了常规超导体的导电机理,但是以铜氧化合物为代表的一系列非常规超导体的出现,使科学家们对于超导的理论有了新的审视,科学家希望能够找到一种新高温超导体,进而对研究高温超导机理提供一个更清楚的物理图像。2008年铁基超导体的发现给科学家提供了一个非常好的机会去比较这两类高温超导体的异同点,希望为理解高温超导的配对机制有更好的认识。在本论文中,我们对新发现的CaHFeAs体系进行了深入和细致的研究。通过直接电子掺杂和间接电子掺杂的CaHFeAs样品的电输运和磁输运性质研究,我们得到这两种不同掺杂方式的电子相图。通过比较这两类电子相图和以往铁基电子相图的异同点,发现CaHFeAs和以往其他的铁基超导体相比有着新的奇特性质。本论文共分为以下三章：1.铁基高温超导体研究综述本章首先回顾了铁基超导体的几类主要晶体结构,比较这些结构的异同点,并针对这些铁基超导体体系总结了其电子输运相图和压力相图,分析和比较了铁基化合物的结构和超导的对应关系；其次我们还总结了高温高压合成方法在铁基超导体研究中的应用。在铁基超导体和其他非规超导体中常伴随着密度波现象,本章介绍和阐述了密度波的概念,并分析了密度波相变和超导的对应关系。2.直接电子掺杂的CaFeAsH体系中输运性质和电子相图研究本章介绍了用高温高压技术合成CaHFe1-xCoxAs系列样品。通过对该体系进行了电性质和磁性质及高压输运的测量,我们最终得到该体系的电子相图。随着Co的掺杂会压制电阻和磁化率曲线上的拐点。当Co掺杂含量到x=0.07时,开始出现超导。CaHFe1-xCoxAs在最佳掺杂组分x=0.15的超导转变温度是23.8K,并且通过磁化率测量表明具有完全抗磁性。电子相图的超导区间显示出相对比较宽和平坦的形状。对于最佳掺杂组分x=0.15和过掺杂组分x=0.3的零温上临界场大小分别为69.3T和37.7T。上临界场的大小随温度变化曲线显示出向上弯曲的形状,这和多带体系的特性比较相似。3.间接电子掺杂的CaHFeAs体系中输运性质和电子相图研究本章介绍了通过高温高压合成了Nd掺杂的CaHFeAs体系。由于Nd掺杂没有在FeAs面内直接引入电子,故相当于是间接的电子型掺杂。当Nd的掺杂含量为x=0.05时即出现超导电性。当x=0.2时最大的超导转变温度Tconset为46K,这相对于直接电子掺杂类型的CaHFel-xCoxAs体系超导转变温度要提高很多。通过磁化率和比热测量表明Nd掺杂的CaHFeAs体系具有体的超导电性。
【作者】程鹏；
【导师】陈仙辉；
【作者基本信息】中国科学技术大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】铁基高温超导体；自旋密度波；高压合成；铁砷氢化物；直接和间接掺杂；输运性质；超导相图；

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