‘111’型铁基超导体LiFeAs的过渡金属掺杂效应研究 -

标题: ‘111’型铁基超导体LiFeAs的过渡金属掺杂效应研究 [打印本页]

作者: wind003 时间: 2015-11-2 09:26
标题: ‘111’型铁基超导体LiFeAs的过渡金属掺杂效应研究
111’型铁基超导体单晶研制，研究了在LiFeAs铁基超导体系中3d过渡族金属（Co、Ni和Cu）掺杂对超导性质的影响，具体内容包括：（1）.为了研究LiFeAs超导体中的过渡金属掺杂效应，运用溶剂生长方法生长出了一系列尺寸较大、表面光亮、成分均匀的高质量的LiFe1-xTMxAs（TM=Co、Ni和Cu）单晶样品。X-ray衍射实验表明，随着Co、Ni或Cu掺杂浓度的增高，晶格常数c逐渐减小；X射线能谱分析（EDX）结果显示实际掺杂浓度和名义实验配比基本一致，并且掺杂成分比较均匀；所有样品的磁化率和电阻测量所得曲线数据显示出非常陡峭的超导转变和较高的超导含量，表明所制备的晶体样品质量很好。（2）.通过对掺杂样品超导转变温度Tc的标定测量，实验发现随着过渡族金属掺杂浓度的增加，Tc线性下降。平均每掺杂1％的Co、Ni或Cu，Tc分别降低1K，2.1K和1.9K，这与其它铁基超导体系随着掺杂浓度增加呈现出先增加后降低的拱形超导相图不一致。LiFeAs晶体的霍尔数据表明该体系电子型载流子浓度n在0～300K温度区间约为0.46～1.15×1022 cm-3，相当于每个铁原子位置掺杂约0.2～0.5个电子。结合LiFeAs的中子数据分析，我们推测LiFeAs超导体本身应该是一个电子型过掺杂的超导体。（3）.刚带模型理论预测每个铁基超导体系中，在Fe的原子位置上，每个Co、Ni或Cu原子掺杂将分别引入1、2和3个电子。为此，我们按照刚带模型理论在LiFeAs体系中画出Tc随着掺杂电子数浓度（即XCo、2XNi和3XCu，其中X为实际掺杂杂质浓度）的变化曲线，结果显示Co和Ni掺杂对Tc的压制曲线重合，而Cu掺杂压制Tc的速率明显低于刚带模型的预期。同时利用角分辨光电子能谱（ARPES）实验技术，合作研究了过渡族金属掺杂对费米面的影响。结果表明12％-Co掺杂和6％-Ni掺杂样品的费米面大小接近，相较于母体相LiFeAs而言，电子型费米面增大，空穴型费米面减小；而6％-Cu掺杂不改变LiFeAs费米面的大小。由此我们分析得到Co和Ni掺杂行为符合刚带理论模型的预期，而Cu掺杂行为不能用刚带模型来描述。

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