高压下122型铁基超导体的研究与LaMnPO的绝缘体金属相变

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1、密级：——中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文直压王里垄2型迭基超昱佳数巫究皇坠垒丛望里Q的绝缘佳：金属担銮作者姓名：鄞登指导教师：弛左验班究虽生国型堂院物翌研究逝学位类别：翌堂擅±学科专业：猛塞态物理研究所：主国型堂院物堡巫究近二零一三年五月Effectsofpressureonsuperconductivityin122typelron-baseclSUQerCOnaUCtOrSanaInSUIator-metaItransitio

2、n．inLaMnPOcompound．．．ByJingGuoSupervisor：Prof．LilingSunADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceInstituteofPhysicsChineseAcademyofSciencesMay,2013帆0帆4叭9眦—●㈣弘帆2叭Y高压下

3、122型铁基超导体的研究与LaMnPO的绝缘体．金属相变摘要本论文的主要工作是利用高压原位电阻测量、高压原位磁测量并结合高压同步辐射原位X射线衍射和吸收等一系列高压技术研究压力下122型铁基超导体的性质以及压力下LaMnPO的绝缘体一金属相变，取得了一些有价值的实验结果，其中有些结果对铁基超导体机理的研究及新型超导体的探索具有重要意义。本论文主要内容包括：第一章主要回顾了超导电性的发现和超导物理的发展过程。重点叙述了铜氧化物超导体的发现和研究进展以及近几年的铁基超导体及新型铁基超导体的发现和研究进

4、展。另外，还阐述了最近几年开展的在Mn基化合物中探索潜在超导电性研究的现状。最后，介绍了高压实验方法在超导研究中独特的优势及在超导物理发展中起到的重要作用。第二章首先回顾了高压物理和技术发展的历史。着重介绍了金刚石对顶压砧技术及其在高压原位电阻测量，高压原位磁测量和高压原位霍尔测量中的应用。并介绍了金刚石对顶压砧与同步辐射大科学装置相结合在研究高压下物质的晶体结构和电子结构方面的应用。最后介绍了本研究所使用的实验设备的构成、工作原理等。第三章研究了Eul22体系铁基超导体高压下的物性。通过对Eu离

5、子L3边进行同步辐射吸收谱的测量，发现在EuFeEASl-4Po．6和压力下的EuFe2As2中Eu离子价态发生从二价向三价的转变。这表明化学内压力和物理压力均能导致Eu离子价态的变化。随后，我们对EuFe2As2和最佳掺杂的EuFeEASl．4Po．6单晶样品进行了压力下的输运性质的测量，发现这两种材料均是在很窄的压力范围内存在超导电性，而且超导电性和反铁磁是共存的。我们认为在Eul22体系中压力引起的Eu离子价态的变化是影响TC的主要因素之一。这是在铁基超导体中首次发现压力导致的阳离子价态的改

6、变及其与超导电性的密切联系。第四章介绍了对‰．8Fel．7Se2和T10．6Rbo．4Fel．67Se2进行的高压原位电阻测量和高压磁测量的研究结果。发现这两类样品在压力下其常压相的超导电性被完全抑摘要制，随后在更高的压力下出现了超导再进入现象，压致超导相的最高TC值分别达到48．7K和48K，这是铁硒基超导体Tc的最高纪录。在对Ko．sFe2．vSez(x=1．7和1．78)进行更深入的研究中发现，在出现超导再进入的压力附近存在压力驱动的量子临界相变。该体系压力下的二次超导相的出现很可能是这一量

7、子临界相变驱动的。此外，本章还介T聂J'Ax(NH3)yFezSez(A=Na，Ba)超导体在压力下的电输运性能和结构研究的结果。AfNI-13)yFe2Se2在压力下超导转变温度Tc随压力非单调变化，这种压力响应非常独特。这两个样品的结构在压力下有多次塌陷，我们认为其压力下Tc的变化和其结构密切相关。第五章介绍了对LaMnPO在压力下的结构和输运性能的研究结果。实验结果表明LaMnPO在压力下的绝缘体到金属的相变是分两步进行的：第一步是在20GPa附近出现从反铁磁绝缘态(AFM．I)到反铁磁混合

8、态(趾’M．M’)的转变；在32GPa附近，LaM【lPO的长程反铁磁序被彻底抑制，系统进入顺磁金属态(PM．M)，在这个转变后，系统中与反铁磁长程序相关的所有电子都退局域化。高压XRD的测量结果显示LaMnPO在16．4GPa以上从四方结构向正交结构转变。随着压力的继续升高，在约30GPa时有一个体积的突然塌陷，塌陷达到10％，但晶体的对称性没有明显的改变。我们认为上述四方到正交的结构转变导致了反铁磁绝缘态到反铁磁混合态的转变，而结构的塌陷导致了系统从反铁磁混合态进入顺磁金属态。