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Fe_(1.05-x)Cu_xSe_(0.5)Te_(0.5)系统的Cu替代效应研究

李祖娟  
【摘要】:自一百年前昂内斯在Hg中发现超导电性以来,科学家们一直致力于寻找其他更高临界温度的超导材料,并试图对其微观机理进行阐述。1986年发现了铜氧化物高温超导体,这类超导体的临界温度在压力下高达164K。2008年日本科学家在LaOFeAs系统中通过F对0的部分替代,发现了26K的超导电性。以中国科学家为首,通过其他稀土(Sm, Nd, Pr, Ce, Gd, Y)对La位的替代、F对0的电子掺杂、Sr对La的空穴掺杂、压力合成、外加压力等方法,使ReOFeAs系统(1111相)的临界温度高达56K,终结了铜氧化物在高温超导体中的垄断地位,新型超导体探索及超导物理研究再次引起了人们高度关注。经过近三年的努力,人们相继在与LaO1-xFxFeAs相类似结构、同样具有Fe2+四方格子层的:(Ba,K)Fe2As2, LiFeAs和Fe (TeSe)等三类Fe基化合物中,以及具有Fe空位四方格子层的(T1,K,Rb,Cs)FexSe2,发现了超导电性,形成了五大类Fe基超导体。铁基超导体是除铜氧化物高温超导体外,又一类含过渡金属的高温超导体。人们针对Fe基超导体的晶体结构、电子结构、磁性质、输运性质及其超导电性等开展了大量的理论和实验研究,经过三年的努力,人们对其认识不断加深。 本论文在本研究组过去工作的基础上,针对铁基超导体中结构最简单的FeTe1-xSex系统,选择具有最高超导临界温度的FeTe0.5Se0.5化合物,采用Cu对Fe的部分替代,生长出不同Cu含量的高品质Fe1-xCuxTe0.5Se0.5(0≤x≤0.3)单晶样品,通过在不同温度下的空气退火,减少样品中的过量Fe原子,对其结构、磁性质和超导电性进行了系统研究。全文分为四章,第一章绪论,主要是文献综述,介绍了超导电性的基本现象和理论,目前Fe基超导体研究的现状和本论文的研究工作;第二章介绍本论文中所采用的实验方法;第三章是对Fe1.05Se0.5Te0.5系统掺Cu的研究工作;第四章对全文进行总结。本论文的研究结果总结如下: 生长出不同Cu含量的高品质Fe1-xCuxTe0.5Se0.5(0≤x≤0.3)单晶样品。随着Cu含量的增加,晶格常数a单调增大,而c值减小;在x≥0.3单晶中出现了CuFeSe2杂相;当0≤x≤0.05,其超导临界温度Tc单调下降;当x≥0.06,样品不再呈现超导电性,其电阻温度关系呈现半导体行为,并且磁化率测量表明其中并不呈现长程磁有序,我们认为Cu对Fe的部分替代导致了载流子的局域化,从而抑制了超导电性。这些结果对Fe基超导体微观机理的理解具有重要意义。


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