“111”铁基超导体系的发现及压力效应研究

2008年发现的铁基超导体引发了全球超导研究的热潮。在本研究小组发现的铁基"111"体系的基础上,重点介绍"111"体系铁基超导体的压力效应,包括:"111"体系的3个组元LiFeAs、LiFeP、NaFeAs的超导转变随压力的演化;运用压力调控,获得"111"体系的最高超导转变温度;结合同步辐射技术,发现压力调控的"111"型铁基超导体的等结构演化以及对超导起关键作用的As—Fe—As键长和键角与超导转变温度的关联。

铁基超导1111体系CaFeAsF的单晶生长和物性研究

自2008年发现铁基高温超导以来,人们对该体系的材料探索和物理性质开展了广泛而深入的研究.然而,作为最早被发现并且体材料中临界转变温度最高的一大类材料, 1111体系长期以来一直缺乏大尺寸高质量的单晶样品,这严重制约了对这一材料体系相关物理问题的深入研究.最近几年,氟基的1111体系材料CaFeAsF的单晶生长取得了较大进展:以CaAs作为助熔剂,在常压下成功地生长出了毫米尺寸高质量的CaFeAsF母体以及Co掺杂的超导体单晶;在此基础上,多个研究组利用不同实验手段对该体系的物理性质进行了研究,并得到了一些比较重要的结果.本综述对该方向的进展进行初步总结,内容涵盖晶体生长、各向异性、强场下的磁阻、磁力矩、红外光谱、高压调控、量子振荡等内容.

“1111”系铁基超导材料研究进展

简单介绍了"1111"体系铁基超导材料的发展历程及其与传统铜氧化物超导体的相似和不同;介绍了"1111"体系的晶体结构以及化学组成;详细综述了"1111"体系超导材料的制备技术——块材、线带材、薄膜的制备进展;最后展望了铁基超导材料的发展趋势——开发出实用化铁基超导材料的制备工艺,获得适合于低温高场条件下应用的线带材或铁基涂层导体。

AxFe_2-ySe_2铁基超导体电荷动力学研究

中国科学院物理所一北京凝聚态物理国家实验室王楠林课题组利用光谱测量，对AxFe2-ySe，（A=K,TI，Rb，Cs）这一新铁基超导体系的反铁磁绝缘体母体和超导体的电荷动力学行为进行了表征和深入研究．观察到完全不同于其他铁基超导体的全新电荷响应，为认识铁基超导体本征的物理性质提供了新的有意义信息。该工作发表在PhysRev，2011，B83：220507上。

我国科学家首次在铁基超导体中发现马约拉纳任意子

近期,中国科学院物理研究所、中国科学院大学高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳零能模,即马约拉纳任意子。该马约拉纳零能模纯净度高,能在相对更高的温度下得以实现,且材料体系简单。

铁基122体系超导体的微结构与物性研究

铁基超导体的发现再次掀起了高温超导的研究热潮,由于铁基高温超导体具有丰富的结构和物理性质,近十年来一直是科学界的重要研究领域之一.目前在多个典型的铁基超导体系中已经证实,存在着结构相变和多重有序态之间的关联与竞争.微结构研究和原位电子显微镜分析表明,典型122超导体系AFe_2As_2(A=Ca,Sr,Ba,Eu等)在低温区发生四方相到正交相结构相变,产生丰富的孪晶和微结构现象.在CaFe_2As_2中存在织呢(tweed)结构,并在Ca原子层引起准周期结构调制,平均周期为40 nm.在K_yFe_(2-x)Se_2超导体系中,存在丰富的相分离现象,在a-b面内出现了复杂的畴结构.此外,A位元素的替代对AFe_2As_2体系母相材料的结构特性和低温结构相变有重要影响,从而引起超导电性改变.

运用高压技术设计和研制超导材料新体系

本文介绍运用高压技术发现的几类超导材料新体系,包括(1)顶角氧有序型(简称"顶角氧"系)、Cu12(n-1)n(简称"铜系")和Cl2(n-1)n(简称"卤系")等3类铜基超导材料体系:它们只含铜和碱土氧化物,是构成铜基超导的最简单组分;这些体系在常压的超导温度(T_c)可媲美Y123、Bi系、Hg系等组分复杂的铜基超导材料,"铜系"的T_c可高达123 K,Cl212是第1个含卤素的液氮温区超导体;"顶角氧"有序化将同结构的铜基超导材料的转变温度提高1倍以上,刷新了单层铜氧面结构铜基超导材料的Tc记录;新体系的高温载流特性名列前茅,"铜系"在液氮温区的临界电流特性优于Bi系、Hg系,与Y123相当.(2)铁基超导材料主要体系之一的"111"体系:"111"体系组分结构简单,易于揭示铁基超导核心要素.它的解离面无极性,表面和体态结果严格一致,为通过角分辨光电子能谱(ARPES)和扫描隧道显微镜(STM)等先进表征技术揭示铁基超导的本征物性提供了理想结构载体.主要成员LiFeAs具有无Fermi面嵌套的重要特征,表明Fermi面嵌套并非实现铁基超导必要条件,扭转了此前基于铁基其他体系的费米面嵌套对机理的流行认识.(3)Bi_2Te_3拓扑化合物超导体:实现无需化学掺杂引入载流子,揭示了国际上首个压力诱导的拓扑化合物超导.

压力下铁基高温超导体中超导电性的消失与重现

高温超导材料系统中存在多种不可忽略的自由度和它们间相互作用所产生的演生现象以及有序态所导致的复杂性,使得高温超导研究的内容非常丰富和复杂.因此,尽管高温超导体已被发现30多年,但高温超导新材料的探索及其机理研究一直是凝聚态物理与材料科学领域最重要和最具有挑战性的研究方向之一.压力作为一种施加于材料系统的外部调制手段,对发现新现象、新规律,理解常压下的宏观量子现象和指导常压新材料的合成具有重要意义.大量研究表明,压力研究手段在高温超导体研究中不断发挥着关键、独特的作用.本文作为对北京市自然科学奖二等奖获奖成果的介绍,报道了铁基高温超导体A_(x)Fe_(2-y)Se_(2)(A=K,Rb,Tl/Rb)中压力导致的超导电性的消失与重现及其演化过程,初步分析了相关物理机制,并从实验和唯象角度提出了高温超导研究中存在的一些问题与初步思考.

研制出世界首根10m量级铁基超导长线

日前，中科院电工研究所马衍伟研究组成功研制出国际第一根10mN：级的高性能122型铁基超导长线，实现了铁基超导线带材领域的新突破。相关成果发表于《物理学C辑》。铁基超导体是继发现于1986年的铜氧化物超导体之后的第二个高温超导体系，在高场领域具有独特的应用优势。在实际应用中，需要将超导体制备成线带材进行电流传输或磁体绕制，因此，研发高载流眭能的超导线材及其规模化制备技术，是实现铁基超导材料强电应用的关键。