新型铁基超导体材料的研究进展_郭建刚 (1)

新型铁基超导体专题

编者按　自日本科学家在具有层状结构的铁基化合物中发现超导电性以来，由于其较高的转变温度，物理上与铜基超导体既有相似之处，又有新的特点，在国际上迅速掀起了铁基超导研究热潮．我国科学家在这一研究领域取得了若干突破性进展，本刊曾于２近期铁基超导体的研究００９年邀请部分国内科学家进行过专题报道（３８卷，９期）．仍是方兴未艾，新材料、新现象和新理论不断涌现．为此，本刊再次组织国内部分科学家就铁基超导体若干方面的以期反映当前这一领域的研究状况．最新进展撰写了５篇综述性报道，

新型铁基超导体材料的研究进展＊

郭建刚１　　金士锋１　　王　刚１　　王顺冲１　　朱开兴１　　周婷婷１　　赖晓芳１　　贺　蒙２　　陈小龙１，

（）１　中国科学院物理研究所　北京凝聚态物理国家实验室　功能晶体研究与应用中心　北京　１００１９０

）（２　国家纳米科学中心　北京　１００１９０

摘　要　　文章主要介绍了碱金属插层法合成新型铁基超导体的研究进展．通过采用碱金属Ｋ对ＦｅＳｅ层状材料插层的方法，得到了一种新型的铁基超导体Ｋ并对该材料的晶体结构与物性进行了研究．结果表明，该化合ｅＳｅ０．８Ｆ１．７２，这是Ｆ同时，观察到该体系中存在转变温度为物的超导转变温度达到３０Ｋ，ｅＳｅ体系在常压下的最高超导转变温度．但未得到纯相．通过磁性元素Ｃ进一步加深了对Ｋ４３Ｋ的超导相，ｏ的掺杂研究，ｅｅ０．８Ｆ１．７Ｓ２体系超导演化规律的认识．该超导体的发现对深入认识铁基超导体的超导机理，探索具有更高超导转变温度的铁基超导体具有重要意义．关键词　　层状化合物，碱金属插层，铁基超导材料

ＲｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓｏｆｎｏｖｅｌＦｅｂａｓｅｄｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ　　　　－　ｐｐ

１１１１ＧＵＯＪｉａｎａｎＩＮＳｈｉＦｅｎＧＧａｎＧＳｈｕｎＣｈｏｎ　　　　ｇ　　Ｊｇ　　ＷＡＮｇ　　ＷＡＮｇ　　－Ｇ－－

１１１２１

ＺＨＵ　ＫａｉＸｉｎＨＯＵ　ＴｉｎＴｉｎＡＩｉａｏＦａｎＭｅｎＮＸｉａｏＬｏｎ　Ｘ　ｇ　　Ｚｇｇ　　Ｌｇ　　ＨＥ　ｇ　　ＣＨＥｇ－－－－

，

（１　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　＆ＤｅｖｅｌｏｅｎｔＣｅｎｔｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＣｒｓｔａｌｓ，ＢｅｉｉｎＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒＣｏｎｄｅｎｓｅｄ　ＭａｔｔｅｒＰｈｓｉｃｓ，ｏｒｏｒ　　　　　　　ｐｍｆｙｊｇ　ｙ　ｆｙ

ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＰｈｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｉｎ００１９０，Ｃｈｉｎａ）　　ｆ　ｙｙｆ　ｊｇ１　

（ｏｒ　２　ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒＮａｎｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏＢｅｉｉｎ００１９０，Ｃｈｉｎａ）　　　ｆｇｙ，ｊｇ１

ＡｂｓｔｒａｃｔｈｉｓｒｅｃｅｎｔｉｎｔｈｅｓｔｕｄｏｆｎｏｖｅｌＦｅｂａｓｅｄｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｗｅｒｅｏｒｔａｅｒｒｅｓｅｎｔｓｒｏｒｅｓｓ　　Ｔ　　　　　　　　　　　ｙｐｐｐｐｐｐｇ　－ｎｅｗＦｅｂａｓｅｄｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒＫＦｅＳｅｗｈｉｃｈｗａｓｓｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｎｔｈｅａｌｋａｌｉｅｔａｌＫｉｎｔｏａ　　　　　　　　　　ｐｙｙｇ０．８１．７２，　　－－ｍＦｅＳｅｌａｅｒｓ．Ｉｔｓｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｉｓ３０Ｋ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｈｉｈｅｓｔｖａｌｕｅａｔａｍｂｉｅｎｔ　　　　　　　　　　　ｙｐｇｐｇ　，ｒｅｓｓｕｒｅａｍｏｎｔｈｅＦｅＳｅｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅａｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｈａｓｅｗｉｔｈａｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｅｒａ　　　　　　　　ｐｇｐｇｐｐ　　－－ｔｕｒｅｏｆ４３Ｋａｌｓｏｅｍｅｒｅｓｉｎｔｈｉｓｓｓｔｅｍ，ｂｕｔｔｈｅｅｆｆｏｒｔｔｏｍａｋｅａｕｒｅｓａｍｌｅｃｏｍｏｓｅｄｏｆｔｈｉｓ４３Ｋｐｈａｓｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｇｙｐｐｐ，ｔｎｏｔｅｔｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ．ＦｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｎｅｔｉｃＣｏｄｏｉｎｏｎｔｈｅｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｉｎｈａｓ　　　　　　　　　　ｙｇｐｇｐｇ　－ｂｅｈａｖｉｏｒｉｓａｌｓｏｒｅｏｒｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｍａｈａｖｅｉｍｏｒｔａｎｔｉｍｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｔｈｅｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔ　　　　　　　　　　ｐｙｐｐｇｐ　　－ｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｅｘｌｏｒｉｎｔｈｅｓｅｎｅｗＦｅｂａｓｅｄｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．　　　　　ｇｐｇｐ　　－

，，ＫｅｗｏｒｄｓｌａｅｒｅｄｃｏｍｏｕｎｄｓａｌｋａｌｉｅｔａｌｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎＦｅｂａｓｅｄｓｕｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ　　　　　ｙｐｐｙ－ｍ－

１　引言

日本东京工业大学的Ｈ２００６—２００７年，ｏｓｏｎｏ研究组分别报道了ＬａＦｅＰＯ和ＬａＮｉＰＯ体系的超导

·５１０·

）批准号：资助项目９０９２２０３７；５１０７２２２６＊　国家自然科学基金（

２０１１－０７－０５收到

：Ｅｍａｉｌｃｈｅｎｘ２９＠ａｈ．ｉｈ．ａｃ．ｃｎ　通讯联系人．ｐｙｐｙ

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，电性，但因其超导转变温度Ｔｃ较低（当时２—７Ｋ）并未引起人们的广泛重视．该小组报２００８年２月，道在ＬａＦｅＡｓＯ体系中发现了高达２６Ｋ的超导转

１］

，变［这一突破性成果立刻引发了人们对该体系的

强烈关注．随后国内外许多研究组相继报道了一系列具有超导电性的层状铁基化合物，此类材料被统目前，根据母体化合物的成分和晶称为铁基超导体．

体结构，大致可以将铁基超导体分为以下４个体系（：（“对应的晶体结构示意图见图１）体系，１）１１１１”，，，，，成员包括ＬｎＯＦｅＰｎ（Ｌｎ＝ＬａＣｅＰｒＮｄＳｍ，Ｇｄ，，，），以及ＡＦＴｂＤＨｏＹ；Ｐｎ＝Ｐ，ＡｓｅＡｓＦ（Ａ＝Ｃａｙ

２］），／等化合物［空间群为Ｐ具有ＣＳｒ４ｎｍｍ，ｕＨｆＳｉ２

＋

型晶体结构，该体系是由（层与反萤石型ＬｎＯ）－（（“层沿晶体学ｃ轴交替堆垛而成；ＦｅＰｎ）２）１２２”

，，，，体系，成员包括ＡＦｅｓＡ＝ＢａＳｒＫ，ＣｓＣａＥｕ）２Ａ２（３］

，／等［空间群为Ｉ具有Ｔ４ｍｍｍ，ｈＣｒＳｉ２２型晶体结－

）构，该体系由Ａ离子层与反萤石层（沿晶体ＦｅＡｓ

图１　４种典型铁基超导体的晶体结构示意图

６］

面体时，材料对应的超导转变温度就越高［目前，．

采用高压合成方法制备的ＳｍＦｅＡｓＯ１－δ的超导转变

［］温度为５晶体结构研究表明，５Ｋ７，ＳｍＦｅＡｓＯ１－δ中

该转变温度大大的ＦｅＡｓ４四面体趋近于正四面体，超过了Ｂ进一步对超导电子相ＣＳ理论预测的极限．图所做的研究表明，铁基超导体与铜氧化物超导体具有类似的特点：超导均出现在母相掺杂的基础上，超导转变温度随掺杂量的变化关系呈现圆顶状曲母相都是反铁磁材料；超导的出现都伴随着强的线；

自旋涨落等等．但是，二者也存在明显的差异：铜氧），化物超导体的母相为莫特绝缘体（Ｍｏｔｔｉｎｓｕｌａｔｏｒ　）；而铁基超导体的母相则为差的金属态（ｂａｄｍｅｔａｌ　前者在欠掺杂区域存在赝能隙，后者到目前还没有观察到赝能隙的存在等等．

本文将以层间耦合较弱且具有特殊性质的简单介绍我们研究组在新型ＦｅＳｅ层状材料为对象，

８］铁基超导体的制备研究方面取得的部分进展［．

（“学ｃ轴交替堆垛而成；体系，成员包括３）１１１”

４］

，），／等［空间群为Ｐ具有ＡＦｅＡｓ（Ａ＝ＬｉＮａ４ｎｍｍ，该体系也是由Ａ离子层与反萤ＣｕＳｂ型晶体结构，２

－）石层（沿晶体学ｃ轴交替堆垛而成，但其ＦｅＡｓ

－

（）层的相对位置以及层间Ａ离子数量都与ＦｅＡｓ

［］

（）“”体系，成员为Ｆ空间群１２２体系不同；４１１ｅＳｅ２，

／为Ｐ具有典型的反Ｐ该二４ｎｍｍ，ｂＯ型晶体结构，）层沿ｃ轴堆垛而成．元化合物仅由反萤石的（ＦｅＳｅ图１是几种典型铁基超导体的结构示意图，从图中它们具有共同的结构特点，即都存在Ｆ可看出，ｅ的（）平面四方网格，原子等距离地排列在ＦＡｓＳｅｅ平面的上方和下方，形成Ｆ共边四面体．ｅＡｓＦｅＳｅ４（４）这种特殊的晶体学结构导致Ｆｅ的５个３ｄ轨道都与（）发生轨道杂化，从而都贡献出载流子．在铁ＡｓＳｅ

（）（）基超导体中，层是物性决定层，ＦｅＡｓＳｅＦｅＡｓＳｅ层之间的插入层则提供载流子，即为电荷库层．对于层和层之间的电荷是平衡的，层间耦合作母体材料，

用也比较弱．对电荷库层进行电子或空穴掺杂后，通常电荷由电荷库层向物性决定层转移，对物性决定层的性质进行调控，当掺杂达到一定程度后，就会出现超导．对铁基超导体中的物性决定层（如ＦｅＡｓ

层）进行掺杂，同样能够诱导出超导电性．例如Ｓｅｆａｔ等人对Ｂ得到了高达２ａＦｅｓｏ掺杂，２Ｋ的２Ａ２进行Ｃ

５］

，这是铜氧化合物超导体系中所不超导转变温度［

２　研究工作进展

Ｗｕ研究组报道了在ＦｅＳｅ０．８８样品中观察到了该二元化合物不含有其他Ｔｃ＝８Ｋ的超导转变２，

铁基超导体中用来提供载流子的电荷库层．对于该超导体系，最初是在含大量Ｓｅ缺位的样品中观察到超导特性，随后Ｃａｖａ研究组确认了非化学计量比的ＦｅＳｅ０Ｋ时发生了从四方到正交的相０．９９化合物在９

［９］

，变，随后在更低的温度出现超导（而Ｔｃ＝８．５Ｋ）同该样品中多余的Ｆｅ位于ＦｅＳｅ层的间隙位置．时，在配比为ＦｅＳｅ０．９７的样品中没有观察到从四方到正交的相变，也没有在更低温度下观察到超导转变，该结果意味着超导的出现与Ｓｅ的缺位程度和

·５１１·

［］

具备的特点．

科学家在研究铁基体系的超导转变温度与晶体结构的关系时发现，当ＦｅＡｓ４四面体越趋近于正四

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同时，角分辨ＦｅＳｅ４四面体的扭曲存在着某种关联．

光电子能谱（的研究表明，ＡＲＰＥＳ）ＦｅＳｅ体系在正

１０］

，这一点也与常态时存在非常强的电子关联效应［

铁砷超导体系有明显的不同：此前的理论与实验证明，铁砷体系是一种差的金属态，并不存在强的电子关联效应．在高压和常温的条件下，原位的穆斯堡尔谱实验表明，ＦｅＳｅ３１．０ＧＰａ内不存在静态的磁０．９９在有序结构，同时，超导转变温度随着压力的升高先上当压力为８．原位Ｔｃ最高达升后下降，９ＧＰａ时，

［１］

除了“物理压力”能显著提高Ｆ３７Ｋ１．ｅＳｅ的超导掺杂也能在一定程度上提高其Ｔｃ．目前转变温度，

的实验结果表明，同族的Ｔｅ掺杂能提高Ｔｃ至因为同族元素的替代不能引入额外的载１５．２Ｋ．

，流子，只会引入“化学压力”此类作用最直接的影响是晶体结构和Ｆ总ｅＳｅ４四面体晶体学参数的变化．之，物理压力”和“化学压ＦｅＳｅ的超导转变温度对“力”都十分敏感，沿着调控晶体结构的思路，我们选择碱金属插层的方法来制备新的ＦｅＳｅ层状化合物．

系列超导体的制２．１　ＫＦｅＳｅ０．１≤ｙ≤０．５）０．８２－ｙ２（

备和成相规律研究

在初期的实验中，我们选取了碱金属Ｋ和ＦｅＳｅ为反应原料，通过高温固相合成制备出了ＫＦｅＳｅ２２的粉末样品．在该粉末样品的热磁曲线中并没有观察到抗磁信号，结合Ｋ我们ＦｅＳｅ２２粉末的衍射图谱研究，发现碱金属Ｋ的插入导致大量游离性Ｆｅ的出现，Ｆｅ的存在掩盖了Ｋ以ＦｅＳｅｘ２－ｙ２中本应有的抗磁信号．

上的成相特点促使我们制备Ｋ以便ＦｅＳｅ２２单晶样品，通过自助溶剂的降低甚至完全排除游离Ｆｅ的干扰．方法，我们成功地制备出了ＫＦｅＳｅ０．８２－ｙ２系列单晶样品．游离的Ｆ电感耦合等离子体发射光ｅ被排出晶体，）结果表明，单晶的成分在Ｋ谱（ＩＣＰＥＳｅｅ－Ａ０．８Ｆ１．７Ｓ２附近，这也是首个发现存在大量Ｆｅ空位的超导体．

我们进一步研究了Ｋ的成相ｅＳｅ０≤ｙ≤１）ｘＦ２２（规律．如图２所示，当Ｋ的含量小于０．所合成８时，的粉晶样品中包含了两相，即ＫＦｅＳｅｅＳｅ．０．８１．７２和Ｆ当Ｋ的含量大于０．所有的Ｆ８时，ｅＳｅ样品都已经转化成了Ｋ对该体系成相规律的研ｅｅ０．８Ｆ１．７Ｓ２相．究不仅有利于更进一步地了解材料本身的晶体结构及其演化规律，而且为探索具有更高超导转变温度的样品提供了有一定参考价值的实践经验．系列超导体的２．２　ＫＦｅＳｅ０．１≦ｙ≦０．５）０．８２－ｙ２（

结构表征

由于Ｋ系列粉晶ｅｅ０．１≦ｙ≦０．５）０．８Ｆ２－ｙＳ２（

·５１２·

［１２］

）（图２　Ｋ和Ｆ衍射峰强度随Ｋ插入量变ｅＳｅ１０３ｅＳｅ１０１）ｘＦ２２（化的演化曲线

图３　室温下Ｋ插图是ＦｅＳｅ２２样品的粉末Ｘ射线精修图谱，ＫＦｅＳｅ０．８１．７２的平均晶体结构示意图

样品具有相似的晶体学特征，在讨论晶体结构的时（候选择ｙ＝０．即Ｋ作为代表来研究该３ＦｅＳｅ０．８１．７２）

［１３］

体系的晶体结构．我们采用ＫＣｏＳｅ２２的晶体结构

作为初始模型进行精修，根据Ｒｉｔｖｅｌｄ精修的结果，其可信性因子Ｒｐ和Ｒｗｐ值分别收敛于３．２６％和说明精修的结果是可信的．图３是Ｋ５．１５％，ＦｅＳｅ２２样品的粉末Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）精修图谱和ＫＦｅＳｅ０．８１．７２的平均晶体结构示意图．化合物

／晶格常数ａ＝ＫＦｅＳｅＩ４ｍｍｍ，ｂ＝０．８１．７２的空间群为（）（）与Ｆ３．９１３６１，ｃ＝１４．０３６７７．ｅＳｅ的晶格常数

（）（）可以推ａ＝ｂ＝３．７７３６２２，ｃ＝５．５２４８２５相比，断碱金属Ｋ已经成功地插入到了Ｆ从ｅＳｅ层之间．

图３的插图中可以看出，ＫｅＳｅ０．８Ｆ１．７２晶体的基本结

－＋构是由相互平行的（ＦｅＳｅｃ轴堆２２）层和Ｋ离子层沿－

（由Ｆ垛而成．ＦｅＳｅｅＳｅ２２）层是物性决定层，４四面体

共边连接所组成，和铁基超导体中ＦｅＡｓ层的作用类似，Ｋ＋离子层起到稳定晶体结构和提供载流子的作：：：用．在Ｋ：合成出来的样品含ＦｅＳｅ＝１２２的情况下，分别为Ｋ随后，利用Ｉ有两相，ＦｅＳｅｅ杂相．ＣＰ－２２和Ｆ多次测量都可确认单晶ＡＥＳ来确定晶体的化学成分，

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：：：样品的化学元素比接近于Ｋ：需ＦｅＳｅ＝０．８１．７２．要注意的是，在该晶体中，Ｆｅ具有１５％的缺位，Ｋ有）而且在Ｋ系列２０％的缺位，ＦｅＳｅ０．１≦ｙ≦０．５ｘ２－ｙ２（

样品中都有相类似的结果．同时应该指出，前述的结构只是平均结构，Ｆｅ和Ｋ空位的不同有序可能导致有不同的有序相．

２．３　ＫＦｅＳｅ０．８１．７２体系的超导电性

图４是ＫｅＳｅ０．８Ｆ１．７２单晶样品的电阻率随温度从图中可以看出，样品在高温区域的变化关系曲线．

呈现半导体导电特性，在１样品的电阻０５Ｋ左右时，值出现极大值，该温度可能对应着某种磁相变，而不仅仅是结构相变．继续降低温度，发现在３０Ｋ左右，样品的电阻值突然开始减小，在２７．２Ｋ的时候电阻

ｎｓｅｔｎｓｅｔ

—１采用９的判断标减小为零．０％Ｔｃｏ０％Ｔｃｏ

图４　Ｋ图中ＦｅＳｅ０．８１．７２超导单晶的电阻随温度变化关系曲线（

ｎｓｅｔ为起始转变温度，ｍｄ为转变中点的温度，ｚｒｏ为零电阻ＴｃｏＴｃｉＴｃｅ

温度）

准，超导的转变温区△Ｔ＝１．表明样品的超导相３Ｋ，

成分比较均匀．目前，这一超导转变温度是常压下从图５中可以看ＦｅＳｅ基超导体所展现出的最高值．出，晶体的磁化曲线在高温区域呈现顺磁特征，样品当温度降低至３磁化强度的磁化强度很弱，１Ｋ时，突然减小为负值，呈现出典型的抗磁特征，迈斯纳效应开始出现．随着温度的继续降低，磁化强度的绝对值继续增大，当温度降低到１磁化强度的值０Ｋ时，／，为－０．对应的超导相含量大约为６７４ｅｍｕ０％．ｇ图６测量了不同磁场条件下，超导样品的电阻与温度的变化关系曲线．随着磁场的增加，超导起始转变当磁场为９对应的超导起温度是逐渐降低的，Ｔ时，始转变温度大约为２把磁场和对应的转变温６．２Ｋ．／就得到ｄ应用度进行拟合，ＨｃｄＴ＝－４．１Ｔ·Ｋ－１，　２

（方程：ＷｅｒｔｈａｍｅｒｅｌｆａｎｄｏｈｅｎｂｅｒＷＨＨ）ｇ－Ｈ－Ｈ）［／］·Ｔｃ，Ｈｃ０６９３ｄＨｃｄＴ）＝０．－（　２（２Ｔｃ

可以估算出在０Ｋ时本实验合成的超导样品的上临界磁场为７７．８Ｔ．

２．４　Ｋ－ＦｅＳｅ体系４３Ｋ超导相的探索研究－

在研究Ｋ我们注意到成ＦｅＳｅｘ２２的成相规律时，分为ＫＦｅＳｅ１Ｋ的超导相之０．６４１．７８２的样品除了出现３外，还同时出现了另外２个可能的超导相，超导转变温度分别为４随后在对Ｋ３Ｋ和３７Ｋ．ＦｅＳｅ０．８２２进行碱土金属Ｂ虽然发现Ｂａ掺杂实验时，ａ不能进入晶格，但它却通过形成Ｂ改变了同时生成的ａＦｅＳｅ２３，

导致名义成分为ＫＫＦｅＳｅＢａＦｅＳｅｘ２－ｙ２的配比，０．４０．４２２样品的磁化率和电阻率曲线上都出现了更为明显的同时在Ｋ随４３Ｋ超导转变．ａｅＳｅ０．４Ｂ０．４Ｆ２２的基础上，

着Ｂ至ａ含量的减少，４３Ｋ的超导转变越来越明显．此，可以初步认为存在超导转变温度为４３Ｋ的超导

图６　不同磁场下，ＫＦｅＳｅ０．８１．７２超导单晶的电阻随温度变化关系曲线（磁场方向平行于ｃ轴）

图５　ＫＦｅＳｅ０．８１．７２超导单晶的磁化强度随温度变化关系曲线

相．后来，Ｆａｎａｎｇ和Ｗｇ等人也在铁含量较高的样品

中观察到了４但是超导含量也很３Ｋ的超导转变，

］１４，１５低［为了进一步提高４我们尝．３Ｋ超导相的含量，

试合成了一系列不同组分的Ｋ并发现ＦｅＳｅｘ２－ｙ２样品，当Ｋ含量过多时，仅出现３而在Ｋ含量过０Ｋ超导相，少时，虽然存在４但样品中同时出现３Ｋ的超导迹象，经过多次实验，最终发现组分为了较多的ＦｅＳｅ杂质．但ＫＦｅＳｅ３Ｋ超导相的形成．０．６６１．６８２的样品较有利于４

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该样品４还可能存在成３Ｋ的超导相含量还是较低，分的不均匀，零电阻温度只有２图７是Ｋ５Ｋ．Ｆｅ０．６６１．６８可以看到，Ｓｅ２样品的磁化率随温度的变化关系曲线，样品在４但同时在３３Ｋ开始出现抗磁信号，７Ｋ和图８是Ｋ２５Ｋ处都有一个不太明显的拐点．Ｆｅ０．６６１．６８

图中出现了Ｓｅ２样品的电阻随温度的变化关系曲线，而零电阻温度为２这４３Ｋ和３７Ｋ两个转变温度，５Ｋ，

些转变温度跟磁化率上的转变温度一一对应，表明样图８中的插图比较了Ｋ品中存在多个超导相．０．６６

从图中可以看ＦｅＳｅＦｅＳｅ１．６８２和Ｋ０．８２２的粉末衍射谱，出，除含有少量的ＦｅＳｅ杂质外，ＫＦｅＳｅ０．６６１．６８２的衍射峰与Ｋ该结果表明，ＦｅＳｅ４３Ｋ和３１Ｋ０．８２２几乎一致．

超导相在平均结构上可能保持一致，仅在Ｋ空位和这些超导相在Ｘ射线粉Ｆｅ空位的排布上有所不同．末衍射的分辨率下看不出差别，需要通过投射电镜或中子衍射来进一步进行区分，目前分离４３Ｋ超导相的工作仍在进行中．

联系，因此对Ｆｅ位进行含有未配对３ｄ电子的过渡族元素替代，不仅可以帮助了解该层对元素替代的更有助于深入研究超导电子的配对机制．如容忍度，

，分别在ＬＳｅｆａｔ等人通过Ｃｏ部分替代ＦｅａＦｅＡｓＯ

［］［］１６５

（和Ｂ中发现Ｔｃ＝１４．３Ｋ）ａＦｅｓＴｃ＝２２Ｋ）２Ａ２（超导电性，如此高的临界温度表明，ＦｅＡｓ层对无序考虑到Ｃ度具有相当大的容忍度．ｏ掺杂会引入强的带内散射，该结果对ＦｅＳｅ基超导体本质的探讨因此，我们合成了一系列的具有重要的启示作用．

样品，并对其输运ＫＦｅｏＳｅ０≤ｘ≤０．０３５）０．８２－ｘＣｘ２（

以及磁学性质进行了初步的表征和分析，以进一步加深对Ｆｅ平面的无序度和电子配对机制的认识．通过Ｘ射线粉末衍射，对合成的一系列

样品进行了物相分ＫＦｅｏＳｅ０≤ｘ≤０．０３５）０．８２－ｘＣｘ２（析．实验发现，所有的衍射峰都可由ＫｅＳｅ０．８Ｆ１．７２的

／这说明该系列样品均在仪空间群Ｉ４ｍｍｍ指标化，器分辨率极限条件下表现为单相．我们采用ＩＣＰ－结果表明，所有样品均ＡＥＳ确定样品的实际组分，

具有Ｆ而且Ｃｅ空位，ｏ的含量明显低于名义配比，但是与名义组分近似成线性关系．

）根据Ｋ电阻率随ＦｅｏＳｅ０≤ｘ≤０．０３５０．８２－ｘＣｘ２（温度的变化研究，发现随着Ｃ超导转ｏ含量的提高，（：当ｘ≥０．实际的组分为Ｋ：变被迅速地抑制，０３Ｆｅ：）时，高于５ＣｏＳｅ＝０．３９：０．８４：０．００５：１Ｋ时已观察／不到零电阻，可以估算出ΔＴｃｘ约等于－８００Ｋ，Δ为已报道的铁基超导体中最快的抑制速度．根据

图７　Ｋ插图给ＦｅＳｅ０．６６１．６８２的磁化率随温度的变化关系曲线（出了１０—６０Ｋ区域的超导转变细节）

ＫＦｅＣｏＳｅ０．８１．９７５０．０２５２在较大温度范围内电阻率随温

可以发现该系列掺杂样品具有类似的特度的变化，

征，即所有样品在１５０Ｋ左右均有一类似于半导体这可能是由于Ｆ－金属的转变，ｅ空位有序的转变根据Ｋ的导致的．ｅｏＳｅ０≤ｘ≤０．０３５）０．８Ｆ２－ｘＣｘ２（可以发现，随着Ｃ超导临Ｍ－Ｔ曲线，ｏ含量的提高，

呈现出与界温度与超导含量均呈现下降的趋势，

这种现象类似于在ＦＲ－Ｔ曲线一致的规律．ｅＳｅ中

［７］

，用Ｃ但是在Ｃｏ部分替代Ｆｅ时出现的现象１ｏ掺杂的Ｆ核磁共振的研究观察到费米面嵌套ｅＳｅ中，由于Ｃ从而导致超导现象的消ｏ掺杂而被破坏，

１８］

然而角分辨光电子能谱研究表明，在失［．ＫＦｅＳｅ０．８２２中Г点附近不存在空穴型的费米口１９］

，袋［因而不存在费米面嵌套，因此，两个体系中超导的抑制机理应该是不同的．这种强烈的抑制可能是由于杂质散射，也可能是由于掺杂而引入的磁矩，从而导致对库珀对的破坏，但这有待于进行更深入的实验研究．

图８　Ｋ插图ｅＳｅ０．６６Ｆ１．６８２的电阻随温度的变化关系曲线（比较了ＫＦｅＳｅＦｅＳｅＲＤ谱）０．６６１．６８２和Ｋ０．８２２的Ｘ

２．５　ＫＦｅＳｅｏ掺杂研究０．８２２超导体的Ｃ

目前的研究普遍认为，磁性与超导有着密切的

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