LaFeAs1-xPxO体系中两个超导态的研究

作     者：司冰琪 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许祝安

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：“1111”型铁基超导体 化学压力 物性测量 超导机制 

摘      要：自2008年铁基超导体发现以来,铁基超导的机理一直是该领域的热点问题之一。许多物理问题,如形成超导Cooper对的机制,超导序参量的对称性,与其他有序态的竞争或共存等,都还存在争议。要解决这些问题,需要更多有价值的超导材料的实验结果来提供依据。本硕士论文主要研究了“1111型铁基超导体LaFeAs1-xPxO体系中化学压力引起的超导电性,发现了处于最佳掺杂x=0.3和x=0.7两个不同特性的超导态,利用多种实验手段来表征了这两个超导态的特征。 论文主要分为三章。第一章为引言,对铁基超导发现的历史背景进行简单介绍,接着介绍了铁基超导体六个体系的晶体结构,空间群等内容。然后介绍了铁基超导中的电子型掺杂、空穴型掺杂和化学压力掺杂,通过三类掺杂的介绍以更全面地了解铁基超导的研究现状。第二章是对实验方法的介绍,详细介绍了XRD使用方法、电阻率测量方法、霍尔效应测量原理和方法、热电势测量方法和比热的测量。 第三章是本论文的重点,我们对P掺杂的LaFeAs1-xPxO体系在整个掺杂范围0≤x≤1内的物理性质进行了系统研究,在原来已知的以x=0.3为中心的超导区外,还发现了另外一个的超导区域,其中心处于x=0.7处。 我们对这两个不同掺杂区域的超导态进行了深入的表征。磁阻测量推算得到的上临界场Hc2,结果显示两者明显不同,x=0.3和x=0.7处的超导上临界磁场分别为24.8T和13.7T,上临界场的泡利顺磁极限应该为18T。一般的s波配对的超导体的上临界磁场不会超过泡利顺磁极限。为了进一步了解电子态等方面的差异,我们还进行了霍尔效应和比热的测量。霍尔系数在两个区域都是负的,说明样品在整个掺杂范围内载流子为电子占主导,并且在低掺杂P的超导区,霍尔系数有较强的温度依赖关系,预示着具有残留的反铁磁序,而高掺杂区却没有这一现象;比热的测量结果经过拟合发现,在磁场下两个最佳掺杂区的γ值随磁场变化差别很大。在x=0.3和x=0.7位置的Zn的掺杂测量结果也具有明显差别,在x=0.3区非磁性杂质对Tc抑制非常剧烈,预示着有节点的能隙,如d-wave或者s+/--wave配对对称性,而在x=0.7区域,杂质对Tc的压制相对较缓慢。以上实验结果都说明,这个两个掺杂区的超导态确实存在不同。