《鐵基超導體"11"相母體FeTe元素替代效應研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張志濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵基超導體"11"相母體FeTe元素替代效應研究
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
- 項目負責人：張志濤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵基超導體為理解高溫超導機制提供了新的機遇，在該體系中配對機制被認為與磁漲落密切相關，因此母體中磁性的起源成為研究的焦點。鐵基超導體中11相以其簡單的結構、不含毒性元素砷等特點引起了廣泛關注。關於其母體FeTe磁性的起源問題還沒有定論：一方面，Fe1+yTe與鐵砷超導體母體具有相同的鐵格子和類似的費米面，但卻表現出與其費米面嵌套引起的自旋密度波磁性不同的磁結構；另一方面，密度泛函計算預言在FeTe（不含過量鐵）中存在與鐵砷母體相同的費米面嵌套，而且中子散射實驗也表明11相與鐵砷超導體具有相同的超導自旋共振。 導致上述複雜情況的原因是FeTe磁性靈敏地依賴於組分、微結構等性質。本項目通過Te位元素替代、不同氣氛條件下退火、外加壓力等手段調節FeTe的組分、微結構等，研究磁性與其之間的相互作用，探索11 相磁性起源問題，並嘗試合成FeTe相關的新型超導材料。
結題摘要
本項目以“11”相鐵基超導體及其母體FeTe為研究對象，通過元素替代效應、薄單晶襯底壓應力效應、樣品的氣氛後處理等技術手段調控磁性質、超導電性、結構性質，給出了磁性、超導電性隨這些調控參量的變化趨勢，結果表明FeTe的磁性質與具有阻挫結構的局域磁性圖像更為符合： 1. FeTe:O(x)單晶超導電性的發現及研究。我們發現片狀Fe(1.05)Te單晶樣品在常溫常壓條件下，暴露於空氣環境中6個月時間以上後會產生超導電性，超導轉變溫度Tc~9K。研究表明，超導電性僅存在於樣品的表層，而且與表層中氧原子的引入有關，氧原子主要存在於Fe-Te層的間隙位置。FeTe中“雙共線”（基於局域自旋模型）反鐵磁結構在引入氧元素後被抑制，進而誘導出超導電性，預示著FeTe中磁有序的起源與FeAs體系不同，更為符合局域磁性圖像。 2. FeTe中元素替代效應對磁有序基態及結構相變的影響：FeTe(1-x)Sb(x)、Fe(1-x)Co(x)Te。研究表明，FeTe中的反鐵磁/結構相變溫度TN隨Co、Sb替代含量增加而逐漸被抑制。然而，在測量溫度區間內並未觀測到超導電性的產生，取而代之的是在TN以下低溫區有自旋玻璃態出現。Co替代離子主要扮演散射中心的角色，而Sb替代離子卻起到（空穴）載流子摻雜效果。這些結果與FeAs體系中空穴、電子載流子摻雜均可以抑制磁有序、誘導超導電性不同，預示著FeTe可能與FeAs體系有不同的磁性起源。 3. FeTe(0.5)Se(0.5)薄單晶超導電性的應力調控研究。我們利用膠帶對準二維層狀超導材料FeTe(0.5)Se(0.5)進行剝離，獲得幾百納米厚度的薄單晶。研究發現，由於膠帶和薄單晶的熱膨脹差異，在降溫過程中膠帶會對薄單晶產生壓應力效應。受壓應力影響，超導電性增強，轉變溫度 T(c) 相比於塊材單晶可以提高 ~14%。此外，我們利用ZnCr(2)Se(4) 單晶的磁致伸縮效應，製成FeTe(0.5)Se(0.5)薄單晶襯底，利用磁場調控應力大小，進而調節超導電性。 該項目按期執行、進展順利，圓滿實現預期目標，取得到了較為豐富的實驗成果，在Physical Review B、Applied Physics Letters等國際知名SCI學術期刊上發表學術論文7篇。
