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本论文主要关注新型铁基化合物的制备,并对他们在超导和无序系统中丰富的物理性质加以研究。 首先,我们提出了一种用于铁基超导的全新合成工艺——氨热法,从而发现了七种新的铁基超导体。这一低温合成途径有效地避免了相分离的发生,而相分离正是先前FeSe基超导体的研究中最困扰人们的问题。在所得到的系列超导体中,最高的超导转变温度高达47 K,这是目前FeSe基超导体常压体材料的最高Tc。 其次,我们在上一个工作的基础上,将液氨法成功用于精确调控碱金属的掺杂量和抑制相分离,发现钾插层FeSe化合物中至少存在两个具有完整FeSe层的ThCr2Si2结构超导相:K0.3Fe2Se2(NH3)0.47对应于44 K相,K0.6Fe2Se2(NH3)0.37对应于30 K相,其超导转变温度主要取决于钾的含量。有趣的是,只有特定浓度的钾掺杂才能稳定KxFe2Se2结构,其超导转变温度随钾掺杂量的变化不连续,不同于铜基或铁砷基超导体呈现的“dome”形状。进一步研究发现,44K超导相在提高钾掺杂量后会转变为30 K超导相,据此判断30 K相是过掺杂的。更重要的是,氨脱除实验表明,氨只对晶格常数有影响,对超导转变几乎没有影响。因此,上述结论也完全适用于K0.3Fe2Se2和K0.6Fe2Se2超导体。更系统地研究发现这种多个超导相并存的现象在该体系中普遍存在。我们还对元素共掺进行了研究并发现了新奇的效应。 更进一步,我们通过将NaNH2插层进入FeSe层来探索中性“spacer layer”和载流子对超导的作用。结果发现在该体系中,载流子掺杂对Tc其决定性作用。而“spacer layer”,或者说层间距并不会对材料的超导电性有显著的影响。同时,我们还归纳了目前关于NH3的作用的报道,得到了一个较为统一的规律。 最后,我们通过对Fe7Se8金属材料的掺杂,发现了一个可能的Anderson局域化材料LixFe7Se8。通过对其结构和磁性的研究,我们发现Li掺杂导致的无序在其金属-绝缘体转变中扮演了重要的作用。通过在不同磁场下的电输运和比热测量,我们发现其费米面上存在着许多局域的电子。这一厘米量级单晶的获得将有望为人们提供一个研究Anderson局域化的理想平台。