FeSe超导体烧结成相过程及反应机理

作     者：董茂林 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘永长

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：FeSe DSC分析 成相过程 动力学 

摘      要：铁基超导中的FeSe超导材料由于结构简单、制备容易，且不含有毒元素，成为研究铁基超导机理的最佳体系，同时也为研究超导机制提供了新的思路。目前人们对FeSe的研究主要集中于提高超导性能，在成相过程及机理方面比较欠缺。本实验通过差热分析、扫描电镜等分析手段对未掺杂FeSe和Te掺杂FeSe的成相过程、生长方式进行研究并利用多重速率扫描法中的FWO法对初始阶段的反应机理进行动力学分析。所得主要结论如下： 在球磨预处理过程中，Fe-Se粉末中大部分Se会非晶化。在随后的烧结过程中，Fe-Se混合粉末先后经历FeSe，FeSe和α-FeSe等中间相后最终生成β-FeSe超导相。β-FeSe超导相的生长方式为二维形核生长机制下的层状生长。Fe-Se混合粉末初始反应过程的最概然机理函数为1/2 ( ) 2[ ln(G 1)]，表明该反应的动力学模型为随机成核和随后生长，且每个颗粒上只有一个核心。计算得到激活能和指前因子均随转变分数的升高而降低。 对Fe-Se-Te混合粉末球磨处理后，大部分Se进入Te的晶格中。Fe-Se-Te混合粉末在烧结过程中，除了形成FeSe，FeSe等中间相，还会生成FeTe1.45中间相，最终生成的FeSe0.5Te0.5超导相的生长方式同样为二维形核生长机制下的层状生长。对比发现，Te掺杂能够提高烧结样品中四方晶体超导相的比例。Te掺杂后Fe-Se初始阶段的反应机理变为二维的相边界反应，对应的机理函数积分表达式为1/2 G() 2[1(1) ]。Te掺杂后激活能和指前因子均随转变分数增长而增大，其值均高于Fe-Se体系。