鐵基超導體磁性與超導電性關係的超精細相互作用研究

《鐵基超導體磁性與超導電性關係的超精細相互作用研究》是依託蘭州大學，由龐華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鐵基超導體磁性與超導電性關係的超精細相互作用研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：龐華
• 項目類別：面上項目

項目摘要

鐵基超導體是新發現的非常規超導體，其超導成對機制尚不清楚，超導能隙的性質也頗有爭議。研究發現鐵基超導體的超導電性與磁性密切相關，自旋漲落可能對超導成對起關鍵作用。因此深入研究鐵基超導體的磁性及其與超導電性之間的關係，對揭示超導機制有重要意義。本課題旨在對鐵基超導體的Fe原子局域磁矩、磁結構、自旋激發進行準確測量和深入分析，探討磁性與超導電性的關係。為此，本課題用助溶劑法製備A位電子、空穴摻雜的AFe2As2型超導化合物；用穆斯堡爾效應與核磁共振技術，以及基於第一性原理的密度泛函理論計算，對化合物的超精細相互作用進行測量與分析；結合其它電、磁性能測試手段，深入研究化合物的微觀、巨觀電磁性質隨晶體結構畸變、電子能帶結構與費米面拓撲結構的變化規律，研究磁有序、自旋漲落及其與超導電性的關係。這些研究對正確認識鐵基超導材料的本徵屬性，揭示其高溫超導機制具有重要意義。

結題摘要

鐵基超導體重新激發起人們對高溫超導材料的研究興趣。鐵基超導體中鐵元素對磁性、超導電性起著關鍵作用，其中研究FeAs四面體的局域結構、電子結構、自旋漲落與超導性之間的關聯對揭示超導成對機制有重要意義。本課題用固相反應法成功製備出高質量的稀土摻雜、過渡金屬摻雜的122型單晶樣品，用57Fe穆斯堡爾譜儀和其它電、磁性能測試手段，對材料的巨觀和微觀電磁性質進行了測量，用基於第一性原理的密度泛函理論對材料的電子結構、超精細參數等各種基態性質進行了計算，通過超精細相互作用對各化合物的結構、磁性與磁漲落進行了深入研究，取得的主要成果有： 1、綜合分析Ca1−xRxFe2As2（R=La,Ce,Pr,Nd）合金的電場梯度的實驗與理論計算結果，發現隨著摻雜量增加，FeAs四面體沿晶體c-軸壓縮，使費米面附近的Fe-3d電子從面內向面外分布，這種與軌道相關的電子結構重組直接影響Fe原子磁矩、電場梯度、磁交換作用。 2、磁性與超導性共存並相互競爭。通過研究超精細參數隨摻雜量以及溫度的演化規律，發現稀土摻雜樣品中普遍存在雜質分布不均勻的現象，在低溫下高摻雜相中出現超導轉變，稀摻雜相中出現自旋漲落，長程磁有序或磁漲落與超導相共存，並被抑制。 3、自旋密度波形態隨摻雜元素種類、含量而變。研究發現對毗鄰超導態的長程磁有序，其自旋密度波的三階諧波h3總是負值。高階諧波與電荷密度波相伴而生，在稀土摻雜超導樣品中都存在自旋與聲子作用，說明其中的超導機制可能與Fe位過渡族金屬摻雜不同。h3與Fe-3d電子帶內散射相關，其暗示的磁性與超導轉變之間的關係值得深入研究。