鐵基鐵磁超導體的化學摻雜與物性研究

《鐵基鐵磁超導體的化學摻雜與物性研究》是依託浙江大學，由曹光旱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鐵基鐵磁超導體的化學摻雜與物性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：曹光旱
• 項目類別：面上項目

項目摘要

超導與鐵磁是凝聚態系統中兩種截然不同、相互對立的多體合作現象。兩者共存於同一種材料（稱之為鐵磁超導體）可能產生多種新奇物理性質，例如：自發磁通渦旋態、FFLO態、隱鐵磁性（cryptoferromagnetism）以及稠密磁疇結構等。近年來我們發現的鐵基鐵磁超導體為超導與鐵磁的共存研究提供了良好的研究平台。本項目主要以摻雜EuFe2As2體系為研究對象，通過化學摻雜有效調節FeAs層內稟超導電性參數以及Eu鐵磁層的內磁場，研究超導與鐵磁共存的條件和原因；通過對典型的、高質量單晶樣品的電輸運性質、磁性質以及熱學性質的全面測量和細緻分析，揭示超導與鐵磁共處的方式。重點研究超導與鐵磁共存區可能的自發磁通渦旋、反常Nernst 效應與反常Hall 效應等鐵磁超導體所特有的現象。本項目的實施不但可以進一步認識鐵磁超導體，同時也為鐵基鐵磁超導體的可能套用打下一定的科學基礎。

結題摘要

超導與鐵磁是凝聚態系統中兩種截然不同、相互對立的多體合作現象，僅在特殊情況下兩者可共存於同一種材料（稱之為鐵磁超導體），由此產生多種新奇物理性質。2009年我們在鐵基超導體中首次發現一種鐵磁超導體—摻P的EuFe2As2超導體，相關體系為超導與鐵磁的共存和相互作用研究提供了新的研究平台。 本項目以摻雜EuFe2As2 體系為主要研究對象，採用化學摻雜研究超導與鐵磁共存的條件和原因；通過對典型的高質量單晶樣品的電輸運性質、磁性質以及熱學性質的全面測量和細緻分析，揭示超導與鐵磁共處的方式；本項目還探索和拓展新型鐵磁超導體。 我們圓滿完成了本項目研究，並獲得了較為豐碩的成果。成功生長出多種摻雜的EuFe2As2高質量單晶樣品；歸納總結了該體系中超導與鐵磁的共存條件，並分析揭示出其可能原因；研究結果顯示，122型鐵磁超導體存在大約20 T的Eu自旋交換場，對鐵基超導電性存在明顯的壓製作用；觀察到鐵磁超導體的特徵一級相變（超導邁斯納態-自發磁通渦旋態），證明其基態為自發磁通渦旋態，並觀察到稠密磁疇結構。我們還發現了另一類新型鐵磁鐵基超導體—RbEuFe4As4和CsEuFe4As4，其超導轉變溫度達到約35 K。此1144型鐵磁超導體中的Eu自旋對超導電性的影響不明顯。該發現提供了研究鐵磁超導體的一個新方向，引起國際同行的廣泛關注和後續研究。至項目結題時止，總計發表SCI收錄論文（標註本項目資助）18篇，其中第一標註論文9篇。