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自2008年初,日本H.Hosono小组在LaO1-xFxFeAs系统中发现26K超导电性以来,以中国科学家为首,通过其它稀土(Sm,Nd,Pr,Ce,Gd和Y)对La位的替代、F对O的电子掺杂、Sr对La的空穴掺杂、压力合成、外加压力等方法使ReOFeAs系统(1111相)的超导临界温度高达56K,终结了铜氧化物在高温超导体中的垄断地位,新型高温超导体探索及超导物理研究再次引起了人们高度关注。经过近一年的努力,人们相继在其他与LaO1-xFxFeAs相类似结构、同样具有Fe2+四方格子层的:(Ba,K)Fe2As2[122相],LiFeAs[111相]和Fe(Te,Se,S)[11相]等三类化合物中发现了超导电性,形成了四大类Fe基超导体.2010年底我们研究组和中科院物理所陈小龙研究组相继独立地报道了(T1,K,Rb)FexSe2系统的30K超导电性,特别是我们研究组首次提出该系统中Fe空位超格子结构的存在,以及该系统靠近反铁磁绝缘态,再次掀起了Fe基超导体研究的高潮。经过一年多的努力,人们相继证实:其Fe空位确实为√5×√5超格子结构;该系统的磁有序态为Block反铁磁基态;其电子结构中不存在hole Pocket,对之前的铁砷基超导体中被广泛接受的超导Cooper对的S±对称性、Nesting导致的反铁磁序等观点提出了挑战。
本论文正是在此工作的基础上,采用Cu对Fe位的部分替代,利用自熔化方法成功生长出一系列(T1,Rb)Fe2-xCuxSe2单晶,通过对其组分、结构、磁性和输运性质进行了系统观测,发现:(1)Cu对Fe替代使得沿c轴方向形成相分离。(2)在低替代浓度(x<0.26)下,Cu对Fe的部分替代对超导电性具有抑制作用,随着Cu替代浓度的增加,不仅其超导临界温度下降,而且超导体积比也逐渐减小。(3)当Cu替代浓度大于0.26时,样品呈现自旋玻璃态行为,并且为半导体,在x=0.26附近系统发生了金属-绝缘体相变。尽管我们得到上述研究结果,但针对该系统的Cu替代效应研究,还有许多问题有待澄清,如沿c轴方向相分离是由于Cu替代引起,还是该系统的本征行为;在Cu替代浓度较高(x>0.26)时,系统呈现自旋玻璃态行为的物理起源是什么?
本论文共分为三章,除第三章介绍上述研究成果外,第一章对超导发展历史以及铁基超导体研究发展现状进行了简要地综述,第二章对样品制备方法、结构和成分分析,以及一些基本的物性测试手段进行介绍。最后一部分是全论文的一个总结与展望。