一系列四元稀土过渡金属砷化物LnOFeAsLn=LaSmCeNdPr和Gd

新型铁基高温超导体的比热性质研究

丁力

复旦大学物理学系

上海市邯郸路220号(200433)

新型铁基高温超导体的发现给超导研究带来了新的机遇和挑战。通过化学掺杂（如用F取代O），一系列四元稀土过渡金属砷化物LnOFeAs（1111体系）(Ln=La, Sm, Ce, Nd, Pr 和Gd)被发现具有超导电性，其中的SmO1-x F x FeAs具有迄今为止铁基高温超导体中最高的超导转变温度55 K；而AFe2As2（122）体系也表现出类似的磁性和超导特性。我们对一系列SmO1-x F x FeAs和空穴型掺杂的Ba1-x K x Fe2As2和Ca1−x Na x Fe2As2样品的比热性质进行了系统研究：

1）对氟掺杂的铁基砷化物SmO1-x F x FeAs(0 ≤ x ≤ 0.2)的比热测量表明，未掺杂(x=0)的母体样品在130K附近观察到的比热跳变对应着结构/自旋密度波的相变，此跳变随着F离子的掺杂(x = 0.05)而迅速消失。对于超导样品（x = 0.15, 0.2），可以在Tc附近看到一个清晰的比热异常，而在同类的LaO1-x F x FeAs 中并没有，表明SmO1-x F x FeAs可能具有更高的超流密度。另外，对于所有样品我们在4 K附近都发现了一个很高的比热峰，这可以归结为Sm3+ 离子的反铁磁有序引起的。（Physical Review B77 180510 2008）

2）对BaFe2As2高质量单晶样品以及超导的Ba0.5K0.5Fe2As2和Ca0.5Na0.5Fe2As2两个多晶样品的比热测量表明：单晶母体BaFe2As2在136K 有一个非常尖锐的比热峰，可以归结为此处的结构和反铁磁转变。对于空穴掺杂的Ba0.5K0.5Fe2As2多晶样品，在C/T～T图中可以看到在超导转变温度Tc~36K处有一清晰的比热峰。而对于超导温度较低的Ca0.5Na0.5Fe2As2多晶样品并未在超导转变温区观察到比热异常。通过低温数据的拟合我们得到了这些样品的电子比热系数γ和德拜温度ΘD。（New Journal of Physics10 123031 2008）