新型112相铁基超导体的样品制备及物性研究

发布时间：2020-09-10 14:25

　　 自2008年在氧位掺杂氟的LaFeAsO样品中发现26K的超导电性以来,科学家们对铁基超导体的非常规超导电性开展了广泛的研究。一般情况下,铁基超导体母相具有反铁磁基态,采用化学元素掺杂或者物理加压的方法,通过抑制反铁磁序,从而诱发超导电性。研究表明,铁基超导体中的反铁磁自旋涨落在超导电子配对中起到重要作用,磁性与超导电性之间的关联一直是铁基超导体的研究热点。112类型的Ca1-xRExFeAs2(RE=稀土元素)是最新发现的一类新型铁基超导体,其独特的晶体结构及电子结构,为研究铁基超导体的非常规超导电性提供了新的探索平台。理论上,CaFeAs2母体样品是单斜结构,空间群为P21,包含交互堆叠的FeAs层和CaAs层。尽管母体样品CaFeAs2一直未能制备出来,稀土元素在Ca位掺杂却可以很好地稳定112相结构,并且获得超导电性。目前对此体系的研究主要集中在La掺杂CaFeAs2的样品上,其他稀土元素掺杂研究很少。本文主要通过制备一系列Ce元素掺杂的Ca1-xCexFe1-yCoyAs2超导单晶样品并对其进行了系统的物性研究,主要内容如下:本文第一章简要概述了超导体的发现和超导性质,介绍了超导体的早期唯象理论和BCS理论,以及超导体材料探索历程,然后对铁基超导体四种体系作简要概述,最后着重分析了 112型铁基超导体的研究现状。第二章中首先介绍了铁基超导样品常用的几种制备方法,重点说明了Ca112相单晶制备的两种方法及本文样品的详细制备过程。然后通过XRD和SEM对生长的单晶样品进行了基本的结构和组分表征。最后,介绍了单晶样品电磁物性测量的仪器,测量方法以及数据处理方法等。第三章中主要通过电阻率、磁化率测量对Ca1-xCexFe1-yCoyAs2样品进行超导电性研究。研究发现,随着Ce掺杂元素的增加,反铁磁转变温度逐渐升高,超导电性逐渐被完全抑制。同时,通过Ce元素和少量Co元素共掺杂的方式,制备出具有体超导电性的Ca0.8Ce0.2Fe0.975Co0.025As2单晶样品,并对其上临界磁场及各向异性进行了详细的研究。第四章中我们主要通过霍尔效应、磁电阻及Kohler定理标度对Ca1xCexFe1-yCoyAs2单晶样品进行正常态的物性研究。结果表明,与La掺杂相比,Ce掺杂的112体系样品表现出更加明显的多带效应;最高掺杂的Ca0.73Ce0.27FeAs2样品霍尔系数在低温下出现异常的变号行为,表明低温区域空穴型载流子的迁移率增加,这可能与反铁磁转变导致的费米面重构有关。最后第五章对全文进行了总结与展望。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O511.3
【部分图文】：

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ图１．２低温金属电阻的三种模型逦图】．３邋Ｈｇ的超导现象逡逑昂纳斯首先测得是铂丝，数据显示与图中Ｍａｔｔｈｉｅｓｓｅｎ提出的模型一致。生于】９０８年发表论文认为是杂质对铂丝的电阻产生了影响，导致低温条件温度无关；如果是纯净的铂丝，不含任何杂质，电阻会缓慢向零趋近，最然，昂纳斯论文倾向于Ｄｅｗａｒ的金属电阻温度模型。为了验证自己的推断，

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逦３邋度（Ｋ）逡逑图１．２低温金属电阻的三种模型逦图】．３邋Ｈｇ的超导现象逡逑昂纳斯首先测得是铂丝，数据显示与图中Ｍａｔｔｈｉｅｓｓｅｎ提出的模型一致。昂纳斯与逡逑学生于】９０８年发表论文认为是杂质对铂丝的电阻产生了影响，导致低温条件下铂电阻逡逑与温度无关；如果是纯净的铂丝，不含任何杂质，电阻会缓慢向零趋近，最终消失。逡逑显然，昂纳斯论文倾向于Ｄｅｗａｒ的金属电阻温度模型。为了验证自己的推断，昂纳斯逡逑准备测量当时条件下纯度最高的金属－…水银。逡逑在一系列的设计和准备后，１９１１年，昂纳斯安排他的助手霍尔斯特开展此项实验逡逑研宄。随着温度的降低（４．２Ｋ），水银两端的电位差突然降到了零；霍尔斯特以为电路逡逑出现了短路，让他觉得不可思议的是随着温度的上升，“短路”现象又突然消失。再次逡逑降温

Ｊ逡逑图丨．４超导体的三个临界条件逡逑如图１．４所示，超导体存在三个临界条件，即临界温度（乃）、临界磁场（压）、逡逑以及临界电流密度（／0只有在上述三个临界条件同时满足时，超导体才会进入超导态，逡逑从而表现出零电阻和完全抗磁性。逡逑当超导体所处的温度环境高于临界温度（乃）时，会破坏Ｃｏｏｐｅｒ对的配对机制而逡逑拆对，回到正常态。逡逑１９１３年Ｏｒｎｉｅｓ使用Ｐｂ丝绕制电磁铁时，发现当超过某一电流时，超导体会失去逡逑超导性质。对大多数金属超导体而言，这种变化是突变的，称这个电流即为临界电流逡逑／ｃ；对合金、化合物类以及高温超导体来说，临界电流相对复杂，通常用临界电流密逡逑度人描述这一临界值。逡逑１９１４年Ｏｎｎｅｓ发现当外磁场足够大时，超导体的超导电性会遭到破坏，超导态转逡逑变到正常态的磁场大小称为临界磁场。逡逑１．３超导体的理论与材料探索逡逑传统超导体的唯象理论逡逑唯象理论的建立通常是根据大量实验规律的总结

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张廷楷;高家诚;李远睿;;合金元素对铁基粉末冶金材料表面强化的影响[J];机械;1987年05期

2 ;微电机用高性能铁基轴承开发[J];微特电机;1988年02期

3 牛淑琴,阮虎生,欧阳锦林;铁基含油复合材料的研制与应用[J];固体润滑;1989年04期

4 郭庚辰;蒸汽处理对烧结铁基零件理化和机械性能的影响[J];粉末冶金技术;1989年02期

5 江薇华;;铁基一步喷涂粉涂层耐磨性研究[J];焊接;1989年03期

6 马仙;姜决成;;灰口铸铁基复合材料的研制[J];新技术新工艺;1989年01期

7 郭庚辰;;烧结铁基零件的蒸汽氧化[J];新技术新工艺;1989年06期

8 高家诚;张廷楷;;铁基粉末冶金件的离子渗氮[J];金属热处理;1990年09期

9 耿学文;赵洪波;樊振军;;铁基复合材料的研究进展综述[J];中国科技信息;2009年06期

10 孙绍周;论铁基粉末冶金用烧结炉的发展[J];粉末冶金工业;1995年01期

相关会议论文 前10条

1 庞瑞鹏;洪鹏;王海川;廖直友;王世俊;;稳恒磁场处理铁基二元熔体元素迁移与分布的试验研究[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

2 洪鹏;王海川;廖直友;庞瑞鹏;王世俊;;脉冲电场处理铁基二元熔体元素迁移和分布的试验研究[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

3 刘学;;铁基粉末冶金混料工艺改进与探索[A];2016首届全国智慧城市建设应用高峰论坛论文集[C];2016年

4 李强;刘彤;董治忠;谢春辉;王德法;陈金铭;;高记忆性能铁基形状记忆合金研制[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

5 兰思东;高延恒;宋耀欣;蒋伯群;;铁合金品质提升对铁基非晶带材制造质量及成本的影响[A];2016（首届）全国铁合金热点难点技术交流会论文集[C];2016年

6 李烨飞;王娟;郑开宏;高义民;;WC增强铁基表层复合材料的界面及其磨损性能研究[A];2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会论文摘要集[C];2013年

7 周君;潘毅;;铁基粉末冶金摩擦焊接头分析[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

8 杨明;田琴;王肖赛;;SHS制备铁基陶瓷材料研究[A];2008年全国冶金物理化学学术会议专辑（下册）[C];2008年

9 郑开宏;王娟;徐静;王海艳;高义民;;陶瓷颗粒对高铬铸铁基复合材料的组织与耐磨性能的影响[A];第17届全国复合材料学术会议（陶瓷基、C/C 及金属基复合材料分论坛）论文集[C];2012年

10 马长松;黄杰;孙焕德;;环境对铁基非晶带材表面质量和磁性的影响[A];第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集III[C];2015年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 郝日虹;熊铁基：品味“畅游”学海的乐趣[N];中国社会科学报;2015年

2 记者 魏志俊;铁基新材料大有可为[N];马鞍山日报;2011年

3 本报记者 张保淑;高温铁基超导的中国热度[N];人民日报海外版;2014年

4 本报记者 操秀英;马衍伟：领跑铁基超导“百米赛”[N];科技日报;2016年

5 记者 喻思南;我国成为铁基超导产业领跑者[N];人民日报;2017年

6 驻浙记者 万润龙　通讯员 周炜;铁基超导领域有重大发现[N];文汇报;2009年

7 本报记者 陈瑜;铁基超导：让我们出乎意料[N];科技日报;2009年

8 通讯员 於婷婷;打造具有国际竞争力的铁基新材料基地[N];马鞍山日报;2012年

9 记者 李大庆;世界首根百米级铁基超导长线研制成功[N];科技日报;2016年

10 记者 张顺林 通讯员 陈静;2012全市铁基新材料产业产值超450亿[N];马鞍山日报;2013年

相关博士学位论文 前10条

1 胡舸;超音频感应熔覆镍基和铁基涂层制备及性能研究[D];北京科技大学;2015年

2 丁明翠;铁基高温超导体的第一性原理研究[D];同济大学;2014年

3 张焱;铁基超导体中磁有序以及超导配对对称性的角分辨光电子能谱研究[D];复旦大学;2012年

4 张弘;稀土在铁基粉末冶金摩阻材料中作用机理的研究[D];铁道部科学研究院;2003年

5 张新欣;超硬与铁基超导材料结构设计[D];吉林大学;2013年

6 屈重年;机床铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨关键技术研究[D];北京工业大学;2013年

7 陆宇衡;高性能铁基粉末冶金烧结材料制备、性能及超声疲劳行为研究[D];华南理工大学;2014年

8 应剑俊;ThCr_2Si_2结构的铁基高温超导体及其相关材料的研究[D];中国科学技术大学;2013年

9 程杰;新型铁基高温超导材料的X射线吸收谱学研究[D];中国科学技术大学;2012年

10 王宇;铁基及镍基金属/金属间化合物微叠层复合材料制备与化合物层组织性能研究[D];大连理工大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 李战峰;新型112相铁基超导体的样品制备及物性研究[D];东南大学;2018年

2 杨振;基于ABAQUS快速前处理的发动机铁基粉锻连杆结构强度分析[D];青岛理工大学;2014年

3 杨晓娜;某型铁基粉锻连杆疲劳性能研究[D];青岛理工大学;2015年

4 吕志强;工艺参数及铝含量对铁基复合材料反应合成过程及产物的影响[D];重庆大学;2006年

5 孙尚哲;生物油重质组分制氢中CeO_2改性的铁基载氧体还原—制氢研究[D];东南大学;2016年

6 彭帮国;铁基粉末温压成型规律的数值模拟研究[D];合肥工业大学;2013年

7 杨愿愿;等离子熔敷制备TiC-NbC增强铁基复合材料熔敷层的研究[D];郑州大学;2017年

8 王宾;铝合金表面等离子喷涂铁基复合涂层结构及摩擦学性能研究[D];兰州理工大学;2014年

9 翟传鑫;液相烧结法制备铁基复合材料[D];河南科技大学;2011年

10 万建美;铁基高温超导的穆斯堡尔谱研究[D];兰州大学;2014年

本文编号：2815924