【摘 要】
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作为继铜氧化物超导体之后的第二类高温超导体系,铁基超导以其高转变温度、高上临界场以及强电流输运能力等特征成为近年来凝聚态物理中的研究热点。而磁通动力学作为超导物
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作为继铜氧化物超导体之后的第二类高温超导体系,铁基超导以其高转变温度、高上临界场以及强电流输运能力等特征成为近年来凝聚态物理中的研究热点。而磁通动力学作为超导物理研究的重要分支,为探索超导体中磁通钉扎的起源、磁通运动的特征,以及高温超导体在强电方面的应用奠定了良好的理论基础。超导体(Li1–xFex)OHFeSe是一种新合成的FeSe基超导材料,由于其单晶制备方法相对简单、不存在明显的相分离、反铁磁序与超导电性共存等特征,为探索高温超导机理提供了一个新的平台。在本论文中,我们通过优化水热离子交换法的实验条件制备了高质量的(Li1-xFex)OHFeSe单晶,并对其输运性能、各向异性、磁通钉扎机制、涡旋相变、磁弛豫等磁通动力学特征展开了研究。具体研究成果如下:(1)基于最优化的实验参数,系统研究了硒脲浓度对(Li1–xFex)OHFeSe单晶超导性能的影响,当硒脲浓度达到0.8 mol/L时,制备的(Li1–xFex)OHFeSe单晶的超导性能达到最优,电阻率测量的起始超导转变温度达到41.7 K,直流磁化率测量的抗磁信号出现时的温度为40.5 K,剩余电阻率比为11,表明单晶优异的质量。该样品的临界电流密度在2 K自场条件下的达到2.5×105 A/cm2,但随温度升高衰减较快。(2)根据Werthamer-Helfand-Hohenberg理论计算得到(Li1–xFex)OHFeSe单晶的上临界场值,分别为Hc2ab=614T,Hc2c=63T,各向异性值达到9.7。基于各向异性的Ginzburg-Landau理论计算得到同样较大的各向异性值,并发现其随温度增加而线性增大的各向异性行为特征。磁通钉扎势在H//c和H//ab的1 T磁场下计算结果分别为495 K和2261 K,并随着磁场增加快速减弱,表现出较弱的磁通钉扎能力。根据磁通钉扎力密度的特征以及归一化临界电流密度随温度的变化关系,确定其磁通钉扎机制为空间自由程涨落引起的dl钉扎。(3)根据涡旋玻璃理论与热激活磁通蠕动理论,计算得到(Li1–xFex)OHFeSe单晶的混合态涡旋相图,发现其具有较宽的涡旋液态区。动态磁弛豫测量计算结果表明磁弛豫率较大,在10 K温度1 T磁场时高达15.3%,并随着磁场和温度的升高而单调增大,这主要源于弱钉扎造成的磁通热激活。
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