《ZrNCl衍生結構中新超導體的探索》是依託南京大學，由祝熙宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZrNCl衍生結構中新超導體的探索
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：祝熙宇
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從層狀化合物中尋找新的高溫超導體一直是凝聚態物理和固體化學研究的熱點。這些化合物中，陸續出現了銅氧化物，鐵基，二硼化鎂等一系列的高溫超導體。三元氮鹵族化合物ZNX(Z= Zr, Hf, Ti; X= Cl,Br,I) 都是典型的層狀結構，並且通過插層的手段也可以實現超導。尤其是含有ZN緊密排列的雙蜂窩層狀化合物ZrNCl和HfNCl被發現能通過插層手段達到16K與26K的超導。通過負離子置換等反應手段，能夠製備出一系列同樣具有雙蜂窩層狀結構的硫族化合物：Zr2N2S, Zr2N2Se, NaZr2N2ClS,NaxZr2N2S1+y等（還未發現超導）。在本項目中，我們將通過固相合成，助熔劑法，氣相輸運等手段合成高質量的單晶和多晶。首先爭取發現新的化合物比如Hf2N2S, Hf2N2Se，Zr2N2P等等，同時利用液相插層，固相摻雜等手段爭取在這些硫族化合物中尋找新的超導體。
結題摘要
超導具有零電阻和抗磁性，是凝聚態物理研究的前沿課題。具有層狀結構並伴隨著反鐵磁或奇異金屬態行為的強關聯體系，是尋找非常規超導材料的首選。本課題從具有ZrNCl衍生結構的系列化合物出發，合成了一系列的材料，並研究了它們的物理性質。這些材料主要包括CaMn2Bi2，Cr2GaN，Sc3CoC4等等。其中反鐵磁材料CaMn2Bi2 與ZrNCl衍生化合物Zr2N2Se結構相同。我們系統研究了摻雜和高壓下對該材料電磁性質的影響。研究發現Zn摻雜可以將反鐵磁完全壓制，但無法得到量子臨界和超導。我們在研究CaMn2Bi2高壓下電阻時發現有微弱超導電性，經過仔細辨別發現超導來源於Bi在高壓的超導。單質Bi由於P軌道的電子雜化帶來的豐富物理性質而備受人們關注。雖然以前對Bi的高壓下超導電性有過研究，但並不系統。我們通過高壓下的電磁測量，詳細研究了高壓引起的超導電性，並建立了高壓下Bi超導的相圖。反鐵磁材料Cr2GaN具有和Zr2N2Se一樣的空間群，我們同樣研究了摻雜和高壓對電磁性質的影響，研究發現高壓對反鐵磁轉變溫度壓制不明顯，Ga位置參雜Ge可以壓制反鐵磁。準一維材料Sc3CoC4是一個超導體，結構相變以及電荷密度波共存的材料，但是它的體超導溫度只有1.55K，我們通過高壓成功壓制了結構相變，將體超導溫度提高到4.5K。
