ThCr2Si2型鐵基超導體和相關磁性材料的輸運性質與磁扭矩研究.pdf

1、具有ThCr2Si2層狀結構的材料種類繁多，最初人們主要集中于該類材料的磁性研究，122體系鐵基高溫超導體的發(fā)現(xiàn)又再一次激發(fā)了人們對該類材料的探索。通過研究不同ThCr2Si2型層狀結構材料的物理特性，可以促使我們在發(fā)現(xiàn)新型超導體的同時加深對鐵基非常規(guī)高溫超導機理的理解。本論文通過輸運與磁扭矩等測量手段，分別展開了對電子型摻雜鐵基超導體 BaFe2-xNixAs2體系和 ThCr2Si2型磁性材料Ca1-xPrxCo2As2體系的的超導

2、電性與磁性研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　（1）首先系統(tǒng)地對BaFe2-xNixAs2體系中的結構相變、自旋密度波轉變、上臨界場Hc2、各向異性以及量子臨界性等鐵基超導體的基本特征進行了表征和介紹。然后我們著重研究了該體系的磁電阻效應，發(fā)現(xiàn)在 BaFe2-xNixAs2欠摻雜區(qū)域有細微超導電性的存在。通過對整個體系的磁電阻結果進行分析我們得到：與體超導相比，細微超導電性沒有明顯的摻雜依賴關系；細微超導電性只存在于欠摻雜區(qū)域，

3、它會隨著體系反鐵磁序的消失而消失，說明細微超導電性與體超導一樣，與體系的反鐵磁序之間存在著密切的關系。
　　（2）展開了對電子型摻雜鐵基超導體BaFe2-xNixAs2的面外磁扭矩研究，從欠摻雜 x=0.065樣品的平衡態(tài)磁扭矩獲得了與電輸運結果一致的自旋密度波轉變溫度TSDW以及各向異性度γ等參數(shù)。同時還發(fā)現(xiàn)在欠摻雜樣品的超導轉變溫度 Tc以上存在明顯的角度依賴磁扭矩的不可逆性，而在最佳摻雜和過摻雜樣品的 Tc以上并沒有發(fā)現(xiàn)這種

4、不可逆性，說明在欠摻雜區(qū)域 Tc以上還有磁通渦旋的存在。對比銅氧化物高溫超導體中的相關結果，我們推測體系欠摻雜區(qū)域 Tc以上的這種不可逆性可能來源于該范圍內(nèi)強的超導漲落效應。
　?。?）用自助熔劑法成功地生長出了Ca1-xPrxCo2As2系列單晶。首先通過直流磁化率和磁扭矩測試系統(tǒng)的研究了CaCo2As2單晶的磁性，發(fā)現(xiàn)體系在74 K時發(fā)生反鐵磁轉變，其易磁化軸為c軸，磁結構為A型反鐵磁。在反鐵磁轉變溫度TN以下，c軸方向的外加

5、磁場可以誘發(fā)體系的自旋翻轉（spin-flop）轉變，而且當磁場增加到約7.5 T時達到磁化飽和。通過結合磁化率和磁扭矩測試結果，得到了系統(tǒng)在外磁場下發(fā)生自旋翻轉轉變后各個階段的可能磁結構，并給出了相應的 T-H相圖。對于Ca1-xPrxCo2As2系列單晶，我們發(fā)現(xiàn)Pr的摻入會馬上改變系統(tǒng)的磁基態(tài)，從最初的反鐵磁轉變?yōu)殍F磁。除此之外，當Pr摻雜濃度達到x=0.25及以上時，系統(tǒng)出現(xiàn)了磁極翻轉的現(xiàn)象，說明體系中Pr的4f電子自旋與Co的