铁基超导体的研究进展综述.ppt

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1、铁基超导体的研究进展综述答辩人：魏凯旋班级：应用物理09-1指导老师：陈昌兆讲师论文主要内容超导发展历史简介铁基超导体的晶体结构和电子相图铁基超导体的物理性质铁基超导体的研究现状及应用前景超导电性的发现及其机制的理解超导材料的探索：金属和化合物“1111”体系超导体结构“122”体系超导结构“111"体系与”11“超导体结构正常态性质超导态性质电子结构电传输性质上临界场Hc2ARPES实验铁基超导体薄膜研究铁基高温超导体研究新型铁基纳米晶软磁合金超导体现象的发现1911年，荷兰莱顿大学的卡末林-昂内斯（H.Kamerl

2、ingh-Onnes）意外发现：将汞冷却到4.2K左右，其电阻突然消失，电流可以毫无阻碍地通过导线。卡末林-昂内斯（1853～1926）元素周期表上的超导元素超导发展史对超导体机制的理解1）唯象描述超导电性的理论Landau小组把超导描述为一种宏观量子现象。引入二级相变理论中序参数的概念，超导序参量其模方代表超导Cooper对电子的数目，序参量相位的位置梯度就是超导电流。电流在超导环中绕行一圈，序参量的相位又回到原始态。超导环中只允许离散的电流取值，宏观超导环中的磁通也是量子化的。2)BCS理论与晶格（或声子）的耦合可

3、导致原本互相排斥的电子之间出现有效的吸引力，自旋和动量相反的两个电子通过声子作为媒介形成一个束缚态，即所谓“库珀对”，而“库珀对”能不受散射，顺利地通过晶格。铁基超导体的出现2008年，日本Kamihara教授研究小组报道了F掺杂的LaFeAsO体系中呈现出的26K超导电性激起全球超导研究的新的热潮。尽管这并不是历史上报道的第一个含铁元素的超导体，但是它带来的影响是非常深远的.铁基超导体铁基超导体的晶体结构和电子相图图2-1铁基超导体的晶体结构：(a)1111型；(b)122型；(c)111型；(d)11型；“1111

4、”体系超导体结构第一个结构就是最早报道的具有ZrCuSiAs结构类型的RFeAsO(R=rareearth)超导体，其空间群为P4/nmm，很多文献中都把这种结构叫1111型。图2-2LaFeAs(O1-xFx)系列超导体Tc与F掺杂量的依赖关系“1111”体系超导体RFeAs(O1-xFx)给出的最大Tc以及对应于最大Tc的F的“122”体系超导体第二个铁基超导体类型具有ThCr2Si2型晶体结构，简称122型。实际上，第一个发现的重费米子超导体CeCu2Si2就是这种结构。在空穴掺杂下，如二价的A(Ba,Ca)离子

5、位部分的被单价的B(K,Na)离子代替，得到的(A1-xBx)Fe2As2将呈现超导电性。超导也可以通过电子型掺杂得到，如A(Fe1-xCox)2As2中3价的Fe被二价的Co部分替代。图2-3(Ba1-xKx)Fe2As2和BaFe2-xCoxAs2的电子相图“111”体系与“11”超导体铁基超导体的第三个结构是LiFeAs,又叫111结构。LiFeAs具有Cu2Sb四方形的晶体结构，FeAs层的平均价态为+2价，这一点和1111和122相母体化合物相同Wang等人报道了高压合成的Li欠缺的Li1-δFeAs样品高达

6、18K的超导转变温度。相反，无磁有序态的单晶LiFeAs同样具有18K的超导转变温度，但是其载流子是电子型的。LiFeAs样品中的超导电性似乎对样品制备非常敏感，进一步的研究非常必要。最近，在α相的FeSe11型化合物中发现了8K的超导电性，这种物质具有α-PbO的晶体结构。晶格中同样存在等同于其它三种结构中FeAs层的面状晶体次格子。铁基超导体的电子结构LaFePO的费米面由5片主要来源于五重简并的Fe的3d轨道组成，其中的四个是平行于kz方向的柱形片，而在这四个柱形片中，两个空穴柱对角分布于Г-Z方向，另外两个电子

7、柱角分布于M-A线，还有一片由扭曲的球构成，位置在Z高对称点的中心。LaFePO的费米面铁基超导体的电传输性质系列(Ba1-xKx)Fe2As2样品的电阻温度依赖关系上临界场Hc2(Ba1-xKx)Fe2As2单晶的上临界场跟其它准二维超导体(如有机超导体和铜氧化物高温超导体)的情形完全不同，这些准二维超导体的临界场Hc2有着非常强的各向异性，面内Hc2远远大于面外Hc2。(BaK)Fe2As2上临界场几乎各向同性的行为表明其费米面可能是准三维的。超导态的ARPES实验结果(Ba0.6K0.4)Fe2As2超导能隙三维

8、图两个超导能隙被观察到，较大的一个超导能隙12meV左右，位于较小的类似空穴和类似电子的费米面上，另外一个较小的能隙则位于较大的类似空穴的费米面上，大小6meV左右。这两个超导能隙都是各向同性的，没有节点。Ding等人认为，配对机制源于两个嵌套费米面片的带间相互作用。铁基超导体的研究现状及应用前景铁基超导体薄膜研究铁基高温超导体研