铁基高温超导体研究进展

物理㊃38卷(2009年)9期 h t t p

:∕∕w w w.w u l i .a c .c n 铁基超导体专题

铁基高温超导体研究进展*

陈仙辉†

(中国科学技术大学物理系 合肥微尺度物质科学国家实验室 合肥 230026

)摘 要 最近,由于在铁基L n (O ,F )F e A s 化合物及其相关化合物中发现具有高于40K 的超导电性,层状的铁基化合物引起了凝聚态物理学界很大的兴趣和关注.在随后的研究中发现,在该类材料中最高超导临界温度可达到55K.这些重要的发现使得人们又重新对高温超导体的探索产生了极大的兴趣,并且为研究高温超导的机理提供了新的一类材料.文章主要介绍了作者所在组在新型铁基超导体方面的最新研究进展,包括:(1)铁基超导材料探索研究;(2)

铁基超导体的单晶制备及物性研究;(3)铁基超导体的电子相图及自旋密度波(S DW )和超导共存研究;(4)同位素交换对超导转变和S DW 转变的效应.最后,在已完成的工作基础上提出了一些今后的研究方向和发展前景.关键词 铁基超导体,自旋密度波,相图,结构相变

N e w i r o n -p n i c t i d e s u p

e r c o n d u c t o r s C H E N X i a n -

H u i †

(H e f e iN a t i o n a lL a b o r a t o r y f o rP h y s i c a l S c i e n c e a tM i c r o s c a l e a n dD e p a r t m e n t o f P h y s i c s ,U n i v e r s i t y o f S

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e i 230026,C h i n a )A b s t r a c t T h ed i s c o v e r y o

f s u p e r c o n d u c t i v i t y w i t hac r i t i c a l t e m p e r a t u r e (T c )h i g

h e r t h a n40Ki nt h e i r o na r s e n i d eL n (O ,F )F e A s h a s d r a w nm u c h i n t e r e s t i n c o n d e n s e dm a t t e r p h y s i c s .L a t e r d i s c o v e r i e s ,i n c l u -d i n g t h e e n h a n c e m e n t o f T c u p t o 55K ,h a s e v o k e d i n t e n s e e x c i t e m e n t i n t h e p i l g r i m a g e t o w a r d s t h e u n d e r -s t a n d i n g o f t h em e c h a n i s mo f h i g hT c s u p e r c o n d u c t i v i t y ,w h i l e p r o v i d i n g a b r a n d n e wf a m i l y o fm a t e r i a l s t o a d d r e s s t h i s i s s u e .I n t h i s r e v i e ww e p r e s e n t o u r g r o u p 'sm a j o r r e s e a r c h o n n e w i r o n b a s e d s u p e r c o n d u c t o r s ,i n c l u d i n g :(1)o u r i n i t i a l i n v e s t i g a t i o n s ;(2)t h e s y n t h e s i s o f i r o n a r s e n i d e s i n g l e c r y s t a l s a n d t h e c h a r a c t e r -i z a t i o no f i t s p h y s i c a l p r o p e r t i e s ;(3)t h e e l e c t r o n i c p h a s e d i a g r a mo f i r o n b a s e d s u p e r c o n d u c t o r s a n d t h e c o -e x i s t e n c eb e t w e e n s p i n d e n s i t y w a v e s a n d s u p e r c o n d u c t i v i t y ;(4)t h e e f f e c t o f i s o t o p e e x c h a n g e o n s p i n d e n -s i t y w a v e s a n d s u p e r c o n d u c t i n g t r a n s i t i o n s .T o f i n i s h ,w e p r o p

o s e p o s s i b l e f u t u r e d i r e c t i o n s i n t h i s f i e l d .K e y w o r d s i r o n -

p n i c t i d e s u p e r c o n d u c t o r ,s p i nd e n s i t y w a v e (S DW ),p h a s e d i a g r a m ,s t r u c t u r a l t r a n s i t i o n * 国家自然科学基金㊁

国家重点基础研究发展计划(批准号:2006C B 601001,2006C B 922005

)和中国科学院资助项目2009-07-15收到

† E m a i l :c h e n x h @u s t c .e d u .c n

1 引言

1986年,I B M 研究实验室的物理学家B e d n o r z

(柏诺兹)和M ül l e r (缪勒)发现了临界温度为35K

(零下238.15℃)的镧钡铜氧超导体[1].

这一突破性发现导致了一系列铜氧化物高温超导体的发现.自那以后,铜基高温超导电性及其机理成为凝聚态物理的研究热点.然而直至今日,铜基高温超导机制仍未解决,这使得高温超导成为当今凝聚态物理学中最大的谜团之一.因此科学家们都希望在铜基超导材料以外再找到新的高温超导材料,能够从不同的

角度去研究高温超导机制,最终解决高温超导的机制问题.

最近,由于在铁基L a O 1-x F x F

e A s (x =0.05 0.12)化合物中发现有26K 的超导电性[2]

,

层状的Z r C u S i A s 型结构的L n O MP n (L n =L a ,P r ,C e

,S m ;M =F e ,C o ,N i ,R u 和P n =P 和A s

)化合物引起了科学家很大的兴趣和关注[3,4]

.2008年3月,

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