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2008年,铁基超导体成为人们研究关注的热点,探索具有更高超导转变温度的新材料和研究超导机理是人们关注的两个方面。本论文选择FeAs-1111相超导体进行研究,很快在新材料合成方面获得成功。主要工作包括三部分,(1)合成一系列超导转变温度超过50 K的F掺杂超导体,并且在SmFeAsO1-xRx中创造了55 K的世界记录:(2)我们提出氧空位也可以产生超导电性,在国际上首次合成出一系列无氟缺氧的新超导体ReFeAsO1-x:(3)确定Sm-1111体系中F的最大替代量,完善相图,并且对Sr和F双掺杂对超导电性的影响做了研究。
论文的第一章引言部分首先叙述了超导物理的研究历史,重点介绍了BCS理论和铜氧化物高温超导体的一些概念和成就。之后总结了铁基超导体材料研究的发展过程以及一些物理性质方面的进展。
第二章概述铁基超导样品的制备方法和本论文实验所涉及的实验装置。
第三章中,首先介绍我们在1111相F掺杂铁基超导体ReFeAsO1-xFx方面的工作。通过高压合成手段,我们用其它稀土元素替代La,成功制得一系列具有高转变温度的超导样品,其中PrFeAsO1-xFx,Tc=52K,NdFeAsO1-xFx,Tc=52 K,SmFeAsO1-xFx,Tc=55 K,GdFeAsO1-xFx,Tc=53.5 K。之后介绍我们发现的无氟缺氧ReFeAsO1-x系列多晶样品的制备方法,结构,超导电性。通过改进实验方法,我们在轻稀土和重稀土中一共合成了10种新超导体。同时,我们对1111相中各个位置元素的替代效应做了比较。最后,介绍了我们与其他研究小组合作的几项研究工作。
第四章首先介绍了我们在Sm-1111体系相图方面的工作。对于掺杂产生的超导体研究来说,确定掺杂量是很重要的一个工作。我们通过对比实验确定了在Sm-1111体系中F的最大替代量小于0.15,然后对F掺杂和氧空位对超导电性和结构的影响做了比较。然后介绍了我们在Sr、F双掺杂体系Re1-xSrxFeAsO1-xFx中的部分工作。结果发现在x=0.15时,Sr和F双掺杂的情况下样品超导,并且Tc还比F单独掺杂时略有提高。相应的机制尚不明确,还需进一步实验。另外还对Sm0.85Sr0.15FeAsO0.85F0.15样品的上临界场和临界电流密度做了测量。
第五章对作者的工作作出总结。