中国科学技术大学高温超导物理研究新进展(1)(2)
2014-10-21 01:40
导读：2研究工作的进展情况 2.1新型高温超导材料探索 2.1.1新高温超导体的发现 1986年，IBM研究实验室的德国物理学家柏诺兹与瑞士物理学家缪勒在层状铜氧化合
2研究工作的进展情况
2.1新型高温超导材料探索
2.1.1新高温超导体的发现
1986年，IBM研究实验室的德国物理学家柏诺兹与瑞士物理学家缪勒在层状铜氧化合物体系中发现了高于40K的临界转变温度［1］，随后该体系的临界温度不断提高，最终达到了163K（高压下）［2］.该发现掀起了全球范围的超导研究热潮并且对经典的“BCS”理论也提出了挑战.德国物理学家柏诺兹与瑞士物理学家缪勒也因为他们的发现获得了1987年的诺贝尔物理学奖.自从层状铜氧化合物高温超导体发现以来，人们一直都在致力于寻找更高临界温度的新超导体.然而到目前为止，临界温度高于40K的超导体只有铜氧化合物超导体.在非铜氧化合物超导体中，临界温度最高的就是39K的MgB2超导体［3］.但是该超导体的临界温度非常接近“BCS”理论所预言的理论值［4］.因此，寻找一个临界温度高于40K的非铜氧化合物超导体对于理解普适的高温超导电性是非常重要的，尤其是高温超导的机理到目前还没有得到类似于“BCS”一样完美的理论.在我们最近的研究中，我们在具有ZrCuSiAs结构的钐砷氧化物SmFeAsO1-xFx中发现了体超导电性［5］.我们的电阻率和磁化率测量表明，该体系的超导临界温度达到了43K.该材料是目前为止第一个临界温度超过40K的非铜氧化合物超导体.高于40K的临界转变温度也有力地说明了该体系是一个非传统的高温超导体.该发现势必会对我们认识高温超导现象带来新的契机.2.1.2超导单晶的制备
在高温超导的研究当中，单晶是获得本征信息的关键，重要的实验结果以及进展往往都是在单晶的基础上完成的，因而开展单晶的制备工作是高温超导机理研究的基础.多年来我们一直致力于高温超导单晶以及新超导体单晶的工作，并取得很好的成绩.
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我们主要是利用传统的自助熔剂坩埚法、气相输运沉积法和
光学浮区法等方法，成功地制备了电子型超导体Nd2-xCexCuO4,Pr2-x-yLayCexCuO4，空穴型超导体La2-x-yNdySrxCuO4以及新超导材料NaxCoO2和CuxTiSe2等其他强关联材料.这些材料的成功获得，为我们进一步开展深入的研究打下了坚实的基础.お
2.2高温超导机理实验研究
2.2.1SmO1-xFxFeAs体系的电子相图研究
最近，由于在铁基LaO1-xFxFeAs(x=0.05—0.12)化合物中发现有26K的超导电性［6］，层状的ZrCuSiAs型结构的LnOMPn(Ln=La,Pr,Ce,Sm;M=Fe,Co,Ni,Ru；Pn=P，As)化合物引起了科学家很大的兴趣和关注［7,8］.今年3月，该类材料的超导临界温度在SmO1-xFxFeAs化合物中被首次提高到43K［5］，并在随后的研究中发现在该类材料中最高超导临界温度可达到54K［9］.这些重要的发现使得人们又重新对高温超导体的探索产生了极大的兴趣，并且为研究高温超导的机理提供了一个新的材料基础.近期初步研究表明，这类新超导体属于非传统超导体，电声相互作用并不能导致如此高的临界转变温度［10］，强的铁磁和反铁磁涨落被认为是可能的原因［11—13］，然而其机理还不是很明朗，其丰富的物理性质有待人们展开进一步深入的研究.研究表明，LaOFeAs母体化合物在150K会发生一个自旋密度波(SDW)转变.随着氟原子的掺杂，SDW会被压制而超导电性则被引入到系统中.系统地研究SDW和超导随氟掺杂的演变对认识其物理本质是非常重要的.因而我们系统地研究了氟含量x=0—0.3样品的电阻和霍尔系数，并且在此基础上给出了体系的相图.在母体化合物中，电阻和霍尔系数在Ts=148K都表现出反常，这与SDW的发生相一致.随着掺杂，Ts温度逐渐降低，这表明超导与SDW之间存在竞争.在x~0.14时，随着掺杂，发生了一个从高温线性行为到低温线性行为的转变.以上这些现象都表明，这个体系存在可能的量子相变.这些发现将对于我们认识这个体系的超导电性带来非常有用的信息.
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