發(fā)布時間：2020-09-10 14:25

　　 自2008年在氧位摻雜氟的LaFeAsO樣品中發(fā)現(xiàn)26K的超導(dǎo)電性以來,科學(xué)家們對鐵基超導(dǎo)體的非常規(guī)超導(dǎo)電性開展了廣泛的研究。一般情況下,鐵基超導(dǎo)體母相具有反鐵磁基態(tài),采用化學(xué)元素?fù)诫s或者物理加壓的方法,通過抑制反鐵磁序,從而誘發(fā)超導(dǎo)電性。研究表明,鐵基超導(dǎo)體中的反鐵磁自旋漲落在超導(dǎo)電子配對中起到重要作用,磁性與超導(dǎo)電性之間的關(guān)聯(lián)一直是鐵基超導(dǎo)體的研究熱點。112類型的Ca1-xRExFeAs2(RE=稀土元素)是最新發(fā)現(xiàn)的一類新型鐵基超導(dǎo)體,其獨特的晶體結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu),為研究鐵基超導(dǎo)體的非常規(guī)超導(dǎo)電性提供了新的探索平臺。理論上,CaFeAs2母體樣品是單斜結(jié)構(gòu),空間群為P21,包含交互堆疊的FeAs層和CaAs層。盡管母體樣品CaFeAs2一直未能制備出來,稀土元素在Ca位摻雜卻可以很好地穩(wěn)定112相結(jié)構(gòu),并且獲得超導(dǎo)電性。目前對此體系的研究主要集中在La摻雜CaFeAs2的樣品上,其他稀土元素?fù)诫s研究很少。本文主要通過制備一系列Ce元素?fù)诫s的Ca1-xCexFe1-yCoyAs2超導(dǎo)單晶樣品并對其進行了系統(tǒng)的物性研究,主要內(nèi)容如下:本文第一章簡要概述了超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)和超導(dǎo)性質(zhì),介紹了超導(dǎo)體的早期唯象理論和BCS理論,以及超導(dǎo)體材料探索歷程,然后對鐵基超導(dǎo)體四種體系作簡要概述,最后著重分析了 112型鐵基超導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀。第二章中首先介紹了鐵基超導(dǎo)樣品常用的幾種制備方法,重點說明了Ca112相單晶制備的兩種方法及本文樣品的詳細(xì)制備過程。然后通過XRD和SEM對生長的單晶樣品進行了基本的結(jié)構(gòu)和組分表征。最后,介紹了單晶樣品電磁物性測量的儀器,測量方法以及數(shù)據(jù)處理方法等。第三章中主要通過電阻率、磁化率測量對Ca1-xCexFe1-yCoyAs2樣品進行超導(dǎo)電性研究。研究發(fā)現(xiàn),隨著Ce摻雜元素的增加,反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度逐漸升高,超導(dǎo)電性逐漸被完全抑制。同時,通過Ce元素和少量Co元素共摻雜的方式,制備出具有體超導(dǎo)電性的Ca0.8Ce0.2Fe0.975Co0.025As2單晶樣品,并對其上臨界磁場及各向異性進行了詳細(xì)的研究。第四章中我們主要通過霍爾效應(yīng)、磁電阻及Kohler定理標(biāo)度對Ca1xCexFe1-yCoyAs2單晶樣品進行正常態(tài)的物性研究。結(jié)果表明,與La摻雜相比,Ce摻雜的112體系樣品表現(xiàn)出更加明顯的多帶效應(yīng);最高摻雜的Ca0.73Ce0.27FeAs2樣品霍爾系數(shù)在低溫下出現(xiàn)異常的變號行為,表明低溫區(qū)域空穴型載流子的遷移率增加,這可能與反鐵磁轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的費米面重構(gòu)有關(guān)。最后第五章對全文進行了總結(jié)與展望。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O511.3
【部分圖文】：

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ圖１．２低溫金屬電阻的三種模型邐圖】．３邋Ｈｇ的超導(dǎo)現(xiàn)象逡逑昂納斯首先測得是鉑絲，數(shù)據(jù)顯示與圖中Ｍａｔｔｈｉｅｓｓｅｎ提出的模型一致。生于】９０８年發(fā)表論文認(rèn)為是雜質(zhì)對鉑絲的電阻產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致低溫條件溫度無關(guān)；如果是純凈的鉑絲，不含任何雜質(zhì)，電阻會緩慢向零趨近，最然，昂納斯論文傾向于Ｄｅｗａｒ的金屬電阻溫度模型。為了驗證自己的推斷，

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邐３邋度（Ｋ）逡逑圖１．２低溫金屬電阻的三種模型邐圖】．３邋Ｈｇ的超導(dǎo)現(xiàn)象逡逑昂納斯首先測得是鉑絲，數(shù)據(jù)顯示與圖中Ｍａｔｔｈｉｅｓｓｅｎ提出的模型一致。昂納斯與逡逑學(xué)生于】９０８年發(fā)表論文認(rèn)為是雜質(zhì)對鉑絲的電阻產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致低溫條件下鉑電阻逡逑與溫度無關(guān)；如果是純凈的鉑絲，不含任何雜質(zhì)，電阻會緩慢向零趨近，最終消失。逡逑顯然，昂納斯論文傾向于Ｄｅｗａｒ的金屬電阻溫度模型。為了驗證自己的推斷，昂納斯逡逑準(zhǔn)備測量當(dāng)時條件下純度最高的金屬－…水銀。逡逑在一系列的設(shè)計和準(zhǔn)備后，１９１１年，昂納斯安排他的助手霍爾斯特開展此項實驗逡逑研宄。隨著溫度的降低（４．２Ｋ），水銀兩端的電位差突然降到了零；霍爾斯特以為電路逡逑出現(xiàn)了短路，讓他覺得不可思議的是隨著溫度的上升，“短路”現(xiàn)象又突然消失。再次逡逑降溫

Ｊ逡逑圖丨．４超導(dǎo)體的三個臨界條件逡逑如圖１．４所示，超導(dǎo)體存在三個臨界條件，即臨界溫度（乃）、臨界磁場（壓）、逡逑以及臨界電流密度（／0只有在上述三個臨界條件同時滿足時，超導(dǎo)體才會進入超導(dǎo)態(tài)，逡逑從而表現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性。逡逑當(dāng)超導(dǎo)體所處的溫度環(huán)境高于臨界溫度（乃）時，會破壞Ｃｏｏｐｅｒ?qū)Φ呐鋵C制而逡逑拆對，回到正常態(tài)。逡逑１９１３年Ｏｒｎｉｅｓ使用Ｐｂ絲繞制電磁鐵時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)超過某一電流時，超導(dǎo)體會失去逡逑超導(dǎo)性質(zhì)。對大多數(shù)金屬超導(dǎo)體而言，這種變化是突變的，稱這個電流即為臨界電流逡逑／ｃ；對合金、化合物類以及高溫超導(dǎo)體來說，臨界電流相對復(fù)雜，通常用臨界電流密逡逑度人描述這一臨界值。逡逑１９１４年Ｏｎｎｅｓ發(fā)現(xiàn)當(dāng)外磁場足夠大時，超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性會遭到破壞，超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)逡逑變到正常態(tài)的磁場大小稱為臨界磁場。逡逑１．３超導(dǎo)體的理論與材料探索逡逑傳統(tǒng)超導(dǎo)體的唯象理論逡逑唯象理論的建立通常是根據(jù)大量實驗規(guī)律的總結(jié)

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本文編號：2815924