论文部分内容阅读
自发现超导电性之日起,人们就从未间断过对超导材料的开发及研究。2008年初铁基超导体的发现,是自铜氧化物超导体之后高温超导领域的又一重大突破,给超导研究带来了巨大的机遇和挑战。铁基超导体的晶体结构更简单、相干长度大、各向异性小、制备工艺简单且有较好的电磁性能。目前已经发现的绝大部分铁基超导体都是通过化学掺杂而得到的,适当的元素替代可以改变晶体结构,在FeAs层产生额外的电子或空穴,使其出现超导转变,进而得到具有更高超导临界温度的材料。 本文主要针对母体化合物EuFe2As2的电子和空穴掺杂改性开展了相关研究工作。EuFe2As2是具有ThCr2Si2结构的化合物,自身不具有超导性能,在200K的温度下发生结构相变和自旋密度波相变,只有在改变其晶体结构和电子结构的基础上才能使其出现超导转变。 在铁基超导体的制备过程中,掺杂工艺对超导体的性能有较大的影响。本文首次提出了先制备前驱物FeAs、CoAs、KFe2As2、EuCo2As2、EuFe2As2进而合成EuFe2-xCoxAs2和Eu1-xKxFe2As2的工艺路线。通过优化工艺得到制备前驱物FeAs、CoAs、KFe2As2、EuCo2As2、EuFe2As2的最佳温度分别为700℃、750℃、600℃、800℃和1000℃,样品纯度较高。 采用固相反应法制备出了电子掺杂的超导体样品EuFe2-xCoxAs2(x=0~0.4),通过X射线衍射仪表征,样品相纯度达到90%。随Co掺杂量的增加,晶胞参数a逐渐增大,c逐渐减小,a与c的变化接近线性关系。当x=0.2时得到较高的临界转变温度,为21K,在8K和0T条件下Jc为1×104A/cm2,0K时Hc2高达101.4T。 采用固相反应法制备出了空穴掺杂的超导体样品Eu1-xKxFe2As2(x=0~1),通过X射线衍射仪表征,样品相纯度达到90%。随K掺杂量的增加,晶胞参数a逐渐减小,c逐渐增大,a与c的变化成线性关系,当x=0.5时有较高的临界转变温度,为32K,在8K和0T条件下Jc为5.14×104A/cm2,0K时Hc2高达155T,具有较好的应用前景。 综上所述,本文提出了制备掺杂改性的EuFe2As2超导体的工艺,制备了Co和K掺杂的EuFe2As2超导体样品。结果发现Co与K掺杂,均可使EuFe2As2出现超导电性,且样品在外加磁场下有高的超导性能,对超导的实用化和理论研究具有重要的意义。