“12442”型铁基超导体的发现与物性

发布时间：2020-12-20 21:04

　　铜氧化物超导体和铁基超导体是迄今为止仅有的两类在常压下展现高温超导电性的超导材料。两者的晶体结构均为准二维的超导活性层（CuO2面和Fe2X2层,XXX为磷族或硫族元素）与其他间隔层堆叠而成。这种结构特性使得我们有可能通过结构设计的方式,将超导活性层与不同的块层进行组合,以合成具有不同物性的新型高温超导体。至今为止报道的铁基超导体所具有的Fe2X2层,要么是被绝缘层分隔的Fe2As2单层（如以LaFeAsO为代表的1111型）,要么是由单原子层所连结的无限多层（如以BaFe2As2为代表的122型）,或者直接以范德瓦尔斯力维系（如以Fe2Se2为代表的11型）,而类似铜氧化物超导体中常见的双Cu02面结构（如La1-xSrxCaCu2O6）却未曾发现。本文采用结构设计的探索思路,最终合成了 一系列含有双Fe2As2层的12442型铁基超导体。本文总结了形成交生结构的经验规律。在此基础上,设计并合成了由ThCr2Si2结构的AfkFe2As2（Afk=K,Rb,Cs）与ZrCuSiAs结构的CaFeAsF或LnFeAsO（Ln 为镧系元素）交生而成的共计18个12442型铁基超导体AkC... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）?Ｆｅ２Ｘ２层中影响超导转变温度的结构参数；（ｂ）－（ｆ）几类基本的铁基超导体结构示意图??－

浙江大学博士学位论文伸，让块层之间晶格更为适配，对ＦｅＳｅ、（Ｌｉａ８Ｆｅａ２）ＯＨ和ＬｉＯＨ算得到的ａ轴大小分别为３．７４?Ａ、３．７３?Ａ和３．５９人［９４］。这一点也变化得到体现，Ｏ－Ｌｉ－Ｏ键角从Ｆｅ掺杂之前的１２９．２°扩展至掺杂之ｅ的掺杂使得电荷转移成为可能，通过（Ｌｉ，Ｆｅ）ＯＨ块层向ＦｅＳｅ块层ＯＨＦｅＳｅ单晶的角分辨光谱测量表明，ＦｅＳｅ层中每个Ｆｅ得到了０．０８薄膜中每个Ｆｅ得到的转移电子数，解释了?（Ｌｉａ８Ｆｅａ２）ＯＨＦｅＳｅ超导膜的原因［９５］。??鏐?＃??

而ＢａＴｉ２Ａｓ２０空间群为尸４／？ｍｍ，晶格常数ａ?＝?４．０４７（３）人［１００］。相近的ａ轴为我们合??成两者交生的新结构提供了可能。２０１２年，我们小组对此进行了尝试并成功合成??了交生的Ｂａ２Ｔｉ２Ｆｅ４Ａｓ４０［２３】。如图１．３所示，Ｂａ２Ｔｉ２Ｆｅ４Ａｓ４０的结构为交替的［Ｆｅ２Ａｓ２］２＿层??与［Ｔｉ２Ａｓ２０］２－，中间以Ｂａ２＋离子单层连接。第一性原理计算给出反应ＢａＦｅ２Ａｓ２?＋?ＢａＴｉ２Ａｓ２０??４?Ｂａ２Ｔｉ２Ｆｅ．４Ａｓ４０?的形成能△五为—０．３１?ｅＶ【８９】。??ｆＴ＾）ｆ；｜Ｆｅ２Ａｓ２ｐ－？ａｙｅｒ??鲁?？?Ｌ?「匕舍?＿』Ｔｉ＾Ａｓ２Ｏｐ?ｌａｙｅｒ??ＲｎＦｈＡｔ?▲?＼?＾?ＢａＴｉ２Ａｓ２０??§ｚ??Ｂａ２Ｔｉ２Ｆｅ２Ａｓ４０??图１．３?Ｂａ２Ｔｉ２Ｆｅ４ＡＳ４０结构示意图??注意到单独的ＢａＦｅ２?Ａｓ２与ＢａＴｉ２?Ａｓ２〇均不超导，而两者交生之后无需额外进行掺杂??即呈现２１?Ｋ的超导电性［２３］。这暗示确实存在内部电荷转移。第一性原理计算表明，电??子由［Ｔｉ２Ａｓ２〇］２＿层转移到［Ｆｅ２Ａｓ２］２＿层，进而在［Ｆｅ２Ａｓ２］２＿层引起超导［＿。根据我们之??前总结的规律，电荷转移对形成交生的结构有重要作用。ＢａｓＴｂＦｅ．ｉＡｓａＯ的晶格常数ａ??＝４．０２７６（１）?Ａ，比ＢａＦｅ２Ａｓ２大?１．６％，而比ＢａＴｉ２Ａｓ２０小０．４８％，即接收电子的ＢａＦｅ２Ａｓ２块??层沿Ｍ面被拉伸而输出电子的ＢａＴｉ２Ａｓ２０块层被挤压。从晶胞参数的变化幅度也反??映出［Ｔｉ２Ａｓ２０］２＿层比［Ｆｅ２Ａｓ２］２＿层更难伸缩

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型FeSe基超导材料研究进展[J]. 金士锋,郭建刚,王刚,陈小龙.  物理学报. 2018(20)

博士论文
[1]铁基超导体的晶体化学以及第一性原理计算并辅助探索新型超导材料[D]. 蒋好.浙江大学 2015



本文编号：2928550