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2008年铁基超导体的发现,使近年来沉寂的超导研究掀起了新的高潮。本报告主要围绕着试图提高铁基超导材料的超导转变温度展开,制备和研究了其性能。报告主要包含以下几个方面内容:
1.首次采用机械合金化预先处理混合物原料,再在1160℃高温快速烧结4小时的方法,制备了Mg和F共掺的Sm1-x/2Mgx/2FeAsO1-xFx超导材料,系统研究了其超导性能。相对于在LnFeAsO母相的O原子位单掺F的传统做法,通过在LnFeAsO母相的Ln和O两个原子位同时分别掺杂小离子半径Mg和F元素,确实有利于掺入更多F元素量,诱发了较大的化学内压力和晶格畸变(无序),导致从绝缘层Sm2O2层与导电层Fe2As2之间发生更多的电荷转移,从而使材料的Tc有所提高。当x=0.4时,Sm1-x/2Mgx/2FeAsO1-xFx材料具有高达55.5 K的Tc和268T的上临界场。说明双掺杂为探索和提高铁基超导体的Tc提供了一种新的设计思路和方法。
2.制备了Sm1-xMgxFeAsO0.85F0.15超导材料,系统研究了Mg掺杂量对材料超导性能的影响。随Mg掺杂量增加,材料的晶格参数单调降低;材料的Tc则呈抛物线型变化,这与材料Tc和外加压力之间的关系非常相似,说明Mg元素在Ln原子位的掺杂类似于化学内压力作用的实质。
3.制备了铁基超导体其它掺杂体系的材料。发现Mg0.5Sm0.5FeAsF样品的Tc为52.4 K。Mg0.4Sm0.6FeAsF样品则没有超导电性。Mg1-xCexFeAsF(x=0.5,0.6)样品均具有超导电性,Tc分别为54.7 K和45.1 K。Sm0.85Mg0.15FeAsO0.85和Sm0.85Mg0.15FeAsO样品均没有超导电性,表明在常压下实现稳定的氧空位掺杂是不可能的,再次证实稳定的氧空位掺杂只有在高压制备条件下才能实现的结果。