论文摘要
超导现象是凝聚态物理中最重要的现象之一。自1911年荷兰科学家Onnes发现超导现象以后,这一宏观量子现象一直是凝聚态领域的研究热点。在近百年的超导研究历史中,不断有新的超导体被发现,转变温度也一直被刷新。但超导体的应用一直局限在Ni3Sn等合金超导体和YBCO等超导材料,MgB2超导电性的发现吸引了科学家们的关注,其转变温度明显高于金属合金超导体并且不存在高温超导体的弱连接问题,拥有很好应用前景。我们尝试对母体掺杂FeSe引入磁通钉扎,期望在不降低其转变温度的基础下,进一步提高其临界电流密度,并对掺杂以后超导性能的变化进行合理的解释。与此同时,与FeSe同属于铁基超导11体系的FsTeS也引起了我们的兴趣,作为铁基超导中结构最为基本、简单的体系,其超导电性的研究探索更为重要。我们对FeTeS体系进行了不同元素的掺杂,都提高了母体的转变温度,并建立合适的模型来解释其电输运和磁性的变化。发现新的超导体系,或对已有的超导体系进行掺杂等手段提高母体的超导性能,得到更多非常规超导机理的线索和证据,对于超导领域的研究有重要的推动作用。本论文分为六章,其主要内容为:第一章,概括了超导现象的发现及其基本性质。主要介绍超导的几个特性、重要的参数以及几个重要的理论解释。介绍超导材料的百年发展历史,并探讨了非常规超导体探索的可行性思路。第二章,介绍了本论文所用到的实验方法、表征仪器及其原理。包括晶体结构的测定、电输运性质测试、磁性测试和形貌表征等。第三章,介绍了MgB2超导材料的成相和掺杂机理,详细介绍了少量FeSe掺杂MgB2的研究进展,我们将微量的FeSe作为磁通钉扎引入到MgB2中,期望提高母体的超导电性,尤其是超导临界电流密度。但是实验结果表明:FeSe与MgB2发生了一定的反应,部分的Fe进入到晶格中替代了Mg离子的位置,造成了超导转变温度和临界电流密度的下降,产生的杂质相MgSe又作为磁通钉扎改变了母体的超导电性,两种作用相互竞争,最终对其超导电性的变化产生了影响。第四章,系统的介绍了Fe基超导11体系中FeTeS体系的超导电性,详细介绍了K元素掺杂对母体的影响。包括对样品的X射线衍射测试分析、磁性测试分析、电性测试分析。实验结果表明,部分K离子进入了FeTeS的层间,并造成了晶格常数的变化。电性测试表明超导转变温度得到了明显的提升,K0.2FeTe0.9S0.1的超导转变温度达到了11.4 K,比母体提高了1.5 K左右。由于过量磁性Fe离子的影响,磁性测量中M-T数据并没有出现明显的迈斯纳效应,但是从dM/dT数据可以得到与电性一致的结果。第五章,详细介绍了Sn元素掺杂对母体FeTe0.8S0.2超导电性的影响。通过XRD与SEM的分析可以看出,部分的Sn进入FeTe0.8S0.2的晶格中,造成了衍射峰的偏移和晶格常数的变化。除此之外,Sn的掺杂使颗粒接触更加紧密,并且增大了超导四方相的生长,明显的改善了母体的超导性能。最佳掺杂样品的TCzero比母体提高了3 K左右.第六章,本章探究了反铁磁化合物MPX3体系的物理性质,对这种高奈尔温度的反铁磁层状化合物其进行掺杂和插层,探索其可能出现的超导电性。第七章,对本论文工作进行了总结,对相关课题后续的研究方向和可能遇到的问题进行了讨论和展望。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 程呈
导师: 冯振杰
关键词: 超导电性,铁基超导体,超导转变温度,新超导材料
来源: 上海大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 上海大学
分类号: O469
DOI: 10.27300/d.cnki.gshau.2019.000302
总页数: 87
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