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铁砷基高温超导体是2008年以来的研究热点之一,相关的物性及机理是其中的研究重点。多带超导体MgB2具有高的临界转变温度Tc和廉价的成本等优点,其应用价值的开发也一直倍受关注。本论文选择铁基超导体1111体系的本征输运性质和MgB2的物理性质展开研究,主要介绍了三个方面的工作:(1)测量了NdFeAsO1-xFx系列单晶在超导态及正常态的电输运性质;(2)利用MgB2微桥模拟了光子探测的过程;(3)研究了带周期钉扎势MgB2薄膜的磁通匹配效应。
论文的引言部分首先简要叙述了超导电性的研究历史,随后具体介绍了多带超导体MgB2的基本物理性质,最后总结了铁基超导体发现一年来在材料探索和机理研究上取得的进展。
第二章介绍了本论文所涉及的微纳加工技术的原理、装置和实验方法。
第三章介绍了利用微加工技术在微米尺寸NdFeAsO1-xFz单晶上的电极沉积工艺,以及系列样品在超导态及正常态的本征电输运性质。得到了最佳掺杂单晶在H‖c和H‖ab两个方向的上临界场和不可逆场,从而定出了FeAs-1111体系的各向异性度г在4到5之间,如此低的г数值表明铁基超导体十分适合工业应用。在正常态,对比了不同掺杂的NdFeAsO1-xFx(x=0,0.07,0.18,0.30)单晶的p(T)曲线,观察到随着掺杂的升高反铁磁相变被压制和超导逐渐产生的过程。我们还测量了母体和最佳掺杂单晶样品的磁阻和霍尔效应,给出了其本征数值及相应的物理解释。我们的实验属国际上首次在FeAs-1111单晶样品上的研究,率先定出的各向异性度解决了应用的一个基本问题,各向异性度的数值随后得到其他小组的多次验证。
第四章在微尺度MgB2桥形结构上实验模拟了光子吸收过程,通过对I-V曲线中特征参数的分析以及与NbN单光子探测器的对比,提出MgB2可能是制作单光子探测器的更好的材料。
第五章首次在多带超导体MgB2上研究了周期钉扎势与磁通之间的匹配效应。在匹配场附近,观察到类似于传统超导体的电阻极小、Tc升高等效应,但对于角度依赖的匹配场效应,MgB2与常规超导体相违背,认为这是由MgB2两能隙性质造成的。
论文最后给出了全文总结。