新型BiS2超導(dǎo)材料元素替代效應(yīng)的研究.pdf

1、在研究超導(dǎo)材料的100多年里，發(fā)現(xiàn)更多的超導(dǎo)體一直都是我們關(guān)注的焦點，特別是高溫銅基超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)以來，區(qū)別于常規(guī)超導(dǎo)體的層狀超導(dǎo)體越來越受到人們的鐘愛。2012年6月，一種新型的層狀超導(dǎo)體—Bi4O4S3被報道。之后BiS2基另一種體系，LnO1?xFxBiS2超導(dǎo)體系也馬上被發(fā)現(xiàn)，包括La(O,F)BiS2、Ce(O,F)BiS2、Pr(O,F)BiS2、Nd(O,F)BiS2和Yb(O,F)BiS2。幾個月后，又發(fā)現(xiàn)了一

2、種擁有BiS2層的化合物SrFBiS2，但是它卻是半導(dǎo)體，之后有文獻報道在Sr位進行稀土元素摻雜，能夠看見超導(dǎo)電性的產(chǎn)生，如Sr0.5La0.5FBiS2，Sr0.5Ce0.5FBiS2和Sr0.5Pr0.5FBiS2。雖然這些超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度相對高溫超導(dǎo)體來說要低，但是由于該體系的超導(dǎo)體都有一個BiS2超導(dǎo)層，是層狀超導(dǎo)材料，同時也具有一些獨特的特性，比如說鐵電軟聲子、電聲子耦合、一維電荷密度波以及磁性與超導(dǎo)共存等，因此探索這類新型超

3、導(dǎo)體對豐富超導(dǎo)材料以及超導(dǎo)性能的對比都具有重要作用。本論文通過元素替代或者化學(xué)摻雜的方法制備新的樣品，并對其性能進行一些物理性能的表征，如XRD，電阻溫度曲線、磁阻、電學(xué)輸運性能、比熱、霍爾效應(yīng)等。
　　1、通過對 SrFBiS2體系中Sr位用Eu進行替代，得到了不同組分的摻雜樣品EuxSr1-xFBiS2(x=0.3,0.5,0.7,0.9)，在XRD中我們可以得到Eu是成功摻入了，但是在電阻率—溫度曲線中，我們沒有看到超導(dǎo)電性

4、的發(fā)生。但是在對他們進行電學(xué)輸運性能的測試時，我們看到了當x=0.3和0.7時，有一個電荷密度波(CDW)的形成，而在x=0.5和0.9時，則沒有CDW的形成，可能是由于雜質(zhì)，缺陷的原因使電荷密度波的相干性遭到了破壞，從而沒有看到CDW的形成。但是在接下來的電流電壓曲線中，我們在四組不同摻雜的樣品中不僅x=0.3和0.5時，有非線性的輸運特性，而且在x=0.5和0.9時，也能觀察到非線性的特性，可能的原因是在雜質(zhì)周圍，即使是短程相干的畸

5、變也可能引起某種集體效應(yīng)，這種集體效應(yīng)導(dǎo)致了在沒有CDW形成的條件下，也有非線性的輸運特性。
　　2、在制備Ca0.5La0.5FBiS2，Ca0.5La0.5FBiSe2樣品時，我們首先對燒結(jié)條件進行了探索，通過對XRD的分析，我們得到了兩樣品的最佳燒結(jié)溫度、速率、時間。
　　3、將得到的Ca0.5La0.5FBiS2，Ca0.5La0.5FBiSe2這兩個樣品進行了一系列的表征，最后得出在Ca0.5La0.5FBiSe2

6、樣品中能夠看到在T=3.7 K左右有超導(dǎo)電性的產(chǎn)生，而在樣品Ca0.5La0.5FBiS2卻沒有超導(dǎo)現(xiàn)象，可能是由于Ca0.5La0.5FBiS2樣品中的雜相或者內(nèi)應(yīng)力抑制了超導(dǎo)的發(fā)生。之后我們對超導(dǎo)樣品Ca0.5La0.5FBiSe2進行了磁阻，比熱，霍爾的測試，從磁阻中我們能夠得出該樣品的在0 K時臨界磁場為4.1 T。在比熱中我們能夠發(fā)現(xiàn)在T=3.9 K左右時有一個突變點，與超導(dǎo)轉(zhuǎn)變開始溫度Tconset一致，同時我們采用比熱公式