新型铁基超导体材料的研究进展

文章主要介绍了碱金属插层法合成新型铁基超导体的研究进展.通过采用碱金属K对FeSe层状材料插层的方法,得到了一种新型的铁基超导体K0.8Fe1.7Se2,并对该材料的晶体结构与物性进行了研究.结果表明,该化合物的超导转变温度达到30K,这是FeSe体系在常压下的最高超导转变温度.同时,观察到该体系中存在转变温度为43K的超导相,但未得到纯相.通过磁性元素Co的掺杂研究,进一步加深了对K0.8Fe1.7Se2体系超导演化规律的认识.该超导体的发现对深入认识铁基超导体的超导机理,探索具有更高超导转变温度的铁基超导体具有重要意义.     

高温高压下β相硼的电导率测量

 硼在高压下具有复杂的结构和多样的物理性质,对其结构和性质的深入研究具有很重要的意义,一直引起理论和实验研究领域的关注。高压下进行电学性质测量是获得物质物理性质的有效手段,利用集成在金刚石对顶砧上的微电路,在高压下和两个不同温度范围内对β相硼进行了电导率测量,分析了导电机制随压力的变化规律。在0～28.1 GPa范围内,β相硼的电导率随着压力的增大是逐渐增大的,卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,是一个不可逆的变化过程;由室温到423 K的范围内,β硼的电导率随着温度的不断增加有明显的上升趋势,并且随着压力的升高,电导率变化逐渐加快。此外,对样品在14.5 GPa和18.6 GPa压力下,用溅射到金刚石对顶砧上的氧化铝薄膜做绝热层,对样品进行了激光加热实验,最高温度达到2 224 K,电导率随着温度的上升而增大,结果显示,β相硼的电学特征仍然属于半导体的特征范围内。     

惯性约束聚变靶丸玻璃微观结构的分子动力学模拟北大核心CSCD

使用分子动力学方法模拟惯性约束聚变(ICF)玻璃微球靶丸材料的碱金属硼硅酸盐玻璃,研究了不同SiO2与B2O3和不同Na2O与B2O3物质的量比的微观结构,包括键长、键角、配位数以及空穴的分布情况。通过模拟发现,在不同组分的碱金属硼硅酸盐玻璃中,硅原子的网络体结构相对稳定,硼原子的结构会随着成分的变化发生明显变化。同时,针对实际的ICF实验中对玻璃微球充入惰性气体氩的问题,模拟发现,当SiO2与B2O3物质的量比为40.5,Na2O与B2O3物质的量比为17.4,8.5,4.2时,玻璃中存在有较多的供氩扩散的空穴。     

压力下碱金属铁硒基超导体中的现象与物理

在凝聚态物理研究中, 压力作为对物质状态调控的独立变量得到了广泛的应用. 压力对发现物质的新现象、新规律及对其形成机理的理解和对相关理论的验证起到了重要的作用, 尤其在超导电性的研究中取得了巨大的成功. 文章简要的介绍了通过利用压力手段对具有相分离结构的碱金属铁硒基超导体A_xFe_2-ySe₂ (A=K, Rb, Tl/Rb)开展的系列研究所取得的实验结果, 以及其他一些文献中报道的在此方面的主要实验与理论研究工作, 包括压力导致的超导再进入现象和其产生的量子临界机理、其特有的反铁磁绝缘体相在该类超导体实现超导电性中的作用、化学负压力对超导电性的影响、构成该类超导体的反铁磁序与其寄居的超晶格的关系等.     

掺Ca-(RPr)-123系列超导体的高压合成

利用高温高压方法成功地合成出(R_0.4Pr_0.6)_0.5Ca_0.5Ba₂Cu₃O_7-δ(其中R=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Y)单相123相超导体.其结果表明,在Pr系的R-123相化合物中掺Ca都能够获得高T_c的超导体,其超导转变温度都在100K左右. 关键词： 超导体 Pr-123相化合物 高压合成 稀土     

MgB_2(001)面超导结构的电子浓度第一原理分析

采用密度范函理论计算了金属化合物MgB2(001)薄膜结构的电子能带结构和状态密度,计算的交换相关能分别采用LDA和GGA。规范保守赝势的计算结果表明,晶格常数与实验值误差在很小的范围内,分析了引起MgB2(001)面结构超导转变时电子浓度和偏态密度的变化情况,发现构成该超导体结构的成键有三种,着重从结构的电子浓度变化分析了其超导特性,六角蜂窝状结构中硼原子间相互作用为sp2杂化的共价键,镁原子和硼原子之间是离子键结合,镁原子层是金属键结合,镁原子的价电子部分转移到硼原子的pz轨道,部分电子为镁原子层共用。MgB2的超导机制为强烈的电子-声子耦合,为B原子间强烈的共价作用形成,是传统S波超导体。对Mg元素同一主族的其它硼化物进行布居分析,发现MgB2中Mg原子电子转移明显强于BeB2和CaB2,说明电子浓度是引起超导转变的一个重要因素。     

高压下富氢高温超导体的研究进展

近年来,高压强极端条件下的富氢化合物成为高温超导体研究的热点目标材料体系.该领域目前取得了两个标志性重要进展,先后发现了共价型H3S富氢超导体(Tc=200 K)和以LaH10(Tc=260 K,–13℃),YH6,YH9等为代表的一类氢笼合物结构的离子型富氢超导体,先后刷新了超导温度的新纪录.这些研究工作燃发了人们在高压下富氢化合物中发现室温超导体的希望.本文重点介绍高压下富氢高温超导体的相关研究进展,讨论富氢化合物产生高温超导电性的物理机理,展望未来在富氢化合物中发现室温超导体的可能性并提出多元富氢化合物候选体系.     

压力诱导酌拓扑绝缘体化合物Bi2Te3常压相的超导性

通过高压电阻测量,发现了拓扑绝缘体化合物BizTe3压力诱导的超导性,在3-6GPa的压力范围内,超导临界温度L约为3K．高压下原位同步辐射的结果证明这个超导相来源于常压相结构．通过霍尔效应的测量,发现超导的Bi2Te3样品的载流子为P型．对高压同步辐射结果Reitveld精修得到的晶格参数和原子位置,并以此进行第一性...     

高压下氢基高温超导体研究的新进展

富氢材料被认为是室温超导体的最佳候选体系,是物理学、材料科学等多学科的热点研究领域之一。理论和实验研究发现的新型共价氢化物H3S和笼状氢化物LaH10的超导转变温度(T_c)均超过200 K,进一步推动了对富氢化合物超导电性的探索。最近,通过高压实验合成的碳质硫氢化物在288 K的室温下实现了零电阻,让人们看到了室温超导的曙光。本文结合课题组在此领域的主要成果,介绍了3类典型富氢化合物的结构及超导特性,包括近期首次在层状氢化物中发现的具有类五角石墨烯结构的富氢超导体HfH₁₀,其超导转变温度高达213~234 K。     

750℃和850℃下MgB2纤维超导体的制备及性能研究

MgB2纤维超导体样品在750℃和850℃下被制备了出来,将它们与950℃下制备的MgB2纤维超导体样品相比较,具有了能弯曲的能力,不再像950℃下制备的样品那么脆而易断,不能弯曲.扫描电镜图像的观察表明750℃和850℃下制备的MgB2纤维超导体的结构是一层数百纳米厚的MgB2的薄膜生长在了硼纤维表面.由于硼纤维中绝大部分单质硼的存在,使750℃和850℃下制备出的MgB2纤维超导体样品具有了弯曲能力.     

硅烯饱和吸附碱金属原子的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了硅烯饱和吸附碱金属元素原子的稳定性、微观几何结构和电子性质, 并与纯硅烯及其饱和氢化结构进行了对比分析. 研究发现复合物SiX(X=Li, Na, K, Rb)的形成能都是负的, 相对于纯硅烯来说可以稳定存在. Bader电荷分析表明, 电荷从碱金属原子转移至硅原子. 从成键方式来看, 硅烯与氢原子形成共价键, 而与碱金属原子之间形成的键主要是离子性成键, 但还存在部分共价关联成分. 能带计算表明, 锂原子饱和吸附在硅烯形成的复合物SiLi是直接带隙的半导体, 带隙大小为0.34 eV. 其他碱金属饱和吸附在硅烯上形成的复合物都表现为金属性.     

碱金属掺杂C_(60)超导外延薄膜的制备及其电输运性质

C60是近年来发现的碳的第三种稳定的同素异形体,由于其种种独特的性质.如奇异的键合行为、中空的对称件,特别是碱金属掺杂后所显示出的超导电性,被美国权威的《科学》杂志评为1991年的年度分子[1].碱金属掺杂C60的超导相为A3C60(A=K,Rb,Cs或它们的混合),具有面心立方结构,其超导临界转变温度(Tc)最高可达33K,由于它是一种三维各向同性的第二类非理想超导体,作为一种新型功能材料,对它进行深入的分析研究将是十分有价值的. 我国的C60研究起步虽晚,但在很短的时间内就制备出了C60并在掺杂C60超导体、C60的非线性光学、C60的结构相变等领…     

750℃和850℃下MgB2纤维超导体的制备及性质研究

MgB2纤维超导体样品在750℃和850℃下被制备了出来，将它们与950℃下制备的MgB2纤维超导体样品相比较，具有了能弯曲的能力，不再像950℃下制备的样品那么脆而易断，不能弯曲。扫描电镜图像的观察表明750℃和850℃下制备的MgB2纤维超导体的结构是一层数百纳米厚的MgB2的薄膜生长在了硼纤维表面。由于硼纤维中绝大部分单质硼的厚在，使750℃和850℃下制备出的MgB2纤维超导体样品具有了弯曲能力。     

有机超导体的临界温度已达117K

高温超导体的转变温度Ｔｃ 正沿着三条路线被提高 .其一是铜氧化合物超导体 ,从 1986年发现镧系的ＬＳＣＯ和钇系的ＹＢＣＯ ,至 1993年Ｔｌ 2 2 0 1超导体的Ｔｃ 已达到 133Ｋ ,而在加压的条件下 ,Ｈｇ系的Ｔｃ 可达 16 4Ｋ .其二是轻主族元素化合物 ,以 2 0 0 1年发现的Ｔｃ～ 4 0Ｋ的ＭｇＢ2 为代表 .其三是有机超导体 ,1979年发现的第一个电荷转移盐有机超导体 ,其Ｔｃ 在 1Ｋ以下 ,后来这类材料的Ｔｃ 提高到约10Ｋ[1,2 ] .1991年在碱金属Ａ掺杂的Ａ3 Ｃ60 大块超导体中 ,观察到的Ｔｃ 为 18Ｋ .近年来 ,美国贝尔实验室等一些研究机构 …     

硬度和电负性对掺杂二硼化镁体系临界电流密度的影响

依据Slater过渡态计算法计算出的元素的硬度和电负性作为标度,通过对二硼化镁及掺杂二硼化镁超导体硬度和电负性的计算,研究了二硼化镁及掺杂二硼化镁超导体硬度和电负性与临界电流密度的关系,发现其具有较好的规律性。由此,提出用硬度均衡值ηcq和电负性的平均效应值cχq作为提高掺杂二硼化镁超导体临界电流密度的一个新依据,对今后二硼化镁超导电性的改善有很好的指导意义。     

有机超导体的Tc又创纪录

第一个有机超导体是在1980年发现的,它的临界温度在1K以下,1988年又合成了Tc为10K的有机超导体.最近美国阿贡国家实验室报道了两种新的有机超导体:第一种,在大气压下的临界温度为11.6K;第二种在0.3k bar压力下的临界温度为12.8K. 十年来,合成的所有有机超导体都是电荷转移型化合物,这些化合物是由有机阳离子和无机络阴离子组成.它们之所以具有导电性,是由于有机阳离子π轨道上的不定域电子在冷却到一定温度时产生了超导性. 目前对有机超导体分类,一般是根据组成这些分子的结构单元的特点.当有机阳离子相同,而无机络阴离子不同时,得到的超…     

铁基超导体中的长程反铁磁序

文章回顾了用中子散射技术对铁基超导体中所存在的三维长程反铁磁序进行研究的进展.大多数铁基超导体母体的晶体结构在温度降低时都经历了从四方相变化到正交相或单斜相的结构相变.在此相变温度之下,自旋系统也从顺磁变化到三维长程反铁磁.在掺杂之后,结构相变和磁相变都被压制,而超导则最终出现.文章详细介绍了各种母体中的三维反铁磁结构及其自旋波频谱,并讨论了掺杂对反铁磁相变和晶格相变的影响.     

高压下二元富氢超导体的实验研究进展

自从1911年著名物理学家Onnes发现超导电性以来,人们不断努力提高超导转变温度,室温超导体是人类追逐的百年梦想。在近百年的研究历程中,铜基超导体、铁基超导体及麦克米兰极限MgB₂超导体的发现不断刷新了人们对超导领域的认知,也增强了人们进一步提高超导转变温度和挖掘高温超导机制的信心。最近,理论预测并被实验验证的新型富氢化合物显示了高温乃至室温超导电性的巨大潜力,成为室温超导体的最佳候选体系之一。值得注意的是,高压下硫氢化物和镧氢化物均具有超过200 K的超导转变温度,引领了富氢化合物的研究热潮,涌现了一些重要的理论和实验成果。本文聚焦于目前富氢化合物超导体的实验研究进展,从不同氢结构单元及氢成键特征的角度总结和归纳新型富氢化合物的晶体结构性质及超导性能。主要介绍了5种在实验上成功获得的富氢化合物超导体：间隙型、离子型、共价型、笼型及分子型。通过对比分析不同类型的富氢化合物超导体,总结出一些影响超导转变温度的普适规律,并提出目前实验上亟待解决的问题和未来主攻的实验方向。     

基于第一性原理计算IrSb压力相变

基于第一性原理并结合粒子群优化算法的卡里普索(CALYPSO)晶体结构预测方法,研究在0～100 GPa压力下,过渡金属铱和类金属锑组成的化合物IrSb的相变行为和物理性质。研究发现:在常压下,具有立方结构α-IrSb相的空间群为P63/mmc,与实验结果一致;在压力为16.4 GPa时,发现了一种新型立方结构β-IrSb相,其空间群为C2/c;在76.5～100 GPa压力范围内,其稳定结构为空间群是P-1的γ-IrSb相。声子色散关系计算结果表明:α-IrSb相、β-IrSb相和γ-IrSb相在各自的布里渊区没有出现虚频,具有动力学稳定性。计算得出3个相的形成焓均小于零,说明3个相均具有热力学稳定性。能带结构计算结果表明:3个相的晶体结构在费米面附近导带和价带均发生交叠,3个相均呈现金属性。计算并讨论了各相的电荷转移情况,研究发现:Ir原子是受主,Sb原子是施主,电荷从Sb原子向Ir原子转移。     

Y-U-Ba-Cu四元氧化物的超导电性研究

本文首次报道了钢系元素中的铀与钡、钇和铜的氧化物组成四元金属氧化物体系的超导电性,测得两种不同铀含量的新超导体的零电阻温度分别为79.0K和86.7K,即在液氮温度区都出现了超导电性。曾用X射线衍射法对上述含铀四元氧化物体系作了物相分析,发现在新的超导体中已不存在独立的铀氧化物,而形成了新的具有高临界温度的超导相。这种四元氧化物体系的粉末衍射谱与已有报道的La-Ba-Cu-O体系的钙钛矿结构或K_2NiF_4结构以及Y-Ba_2-Cu_3-O_(9-x)体系的衍射谱都不相同。