《铁基超导体的研究进展综述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁基超导体的研究进展综述.ppt（17页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
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Hc2,ARPES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. Kamerlingh-Onnes）意
2、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（18531926）,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
3、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”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=rare earth)超导体，其空间群为P4/n
4、mm，很多文献中都把这种结构叫1111型。,图2-2 LaFeAs(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
5、-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-FeAs样品高达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，在相的FeSe 11型化合物中发现了8K的超导电性，这种物质具有
6、-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-Z方向，另外两个电子柱角分布于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
7、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 铁基高温超导体研究 新型铁基纳米晶软磁合金,铁基纳米晶软磁合金,结语,本人在完成毕业论文过程中得到了陈昌兆老师精心指导，在此表示感谢。最后 谢谢大家,