类铁基超导体1111体系的超导探索

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对超导的发展和历史上发现的一系列超导材料进行了简单的介绍，然后详细介绍了铁基超导体的几个体系。铁基超导的发现，再一次掀起了超导学界对新型超导材料的探索热潮，并且发现了多种不同结构的新超导体系。其中“1111”结构的超导体如SmFeAsO1-xFx等具有高于50K的超导转变温度，受到人们较大关注。本论文的研究从一些类似“1111”结构的超导体系出发，通过进一步的载流子调制或者结构调制等手段，以探索研究具有更高转变温度的新超导体。论文中主要研究了SmFeAsO和相似结构的LaOBiS2两个超导体系。 在铁基“1111”体系中，F掺杂一直都存在着一个问题：究竟多少F（电子）能掺杂到O位？我们的研究动机是通过Th和F共同掺杂Sm1-xThxFeAsO1-yFy体系，尝试提高载流子浓度。为此我们采用固相反应法，通过改变Th和F的掺杂量，制备了一系列的多晶样品。随着Th和F含量的增加，Tc逐渐升高，当掺杂量为x=0.2，y=0.225时，Tc达到最大值，为58.7K，之后Tc基本不随掺杂量改变。最佳掺杂的样品抗磁信号在58K出现，这与从电阻转变得到的Tc十分接近。我们认为Th和F共同掺杂的Sm1-xThxFeAsO1-yFy体系能够引入更多载流子，而这更有利于Tc升高。然而在Th和F共同掺杂样品中，因为当掺杂量过高时，会产生大量的杂相，特别是ThO2，所以我们没有进行进一步掺杂。 对于LaOBiS2体系，我们采用固相反应法成功合成了多晶样品LaOBiSSe，用大半径Se原子替换了LaOBiS2中的S原子，进行结构调制。电输运性质测量显示，LaOBiSSe电阻-温度关系为类半导体行为，这与LaOBiS2十分相似。随后，我们还通过O位的F掺杂，引入载流子，获得一系列的多晶样品LaO1-xFxBiSSe。经过对F掺杂样品的系统研究，发现F掺杂引入载流子，同时会引起c轴变小，相对于F掺杂LaOBiS2更容易实现超导电性，最佳掺杂多晶样品为LaO0.5F0.5BiSSe，Tc～3.8K。 总之，我们通过Th和F共同掺杂Sm1-xThxFeAsO1-yFy体系，进一步提高载流子浓度，获得的多晶样品Sm0.8Th0.2FeAsO0.775F0.225的Tc达到58.7K，相对于单纯F或Th掺杂样品的Tc有所提高。在LaOBiS2体系中，我们通过F掺杂LaO1-xFxBiSSe，获得Tc～3.8K的多晶样品LaO0.5F0.5BiSSe，相对于LaO0.5F0.5BiS2的Tc～3.2K，Tc有所提高。