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新型铁基超导体LaOFeAs研究进展 口张法光 (武汉理工大学理学院 湖北·武汉430070) 摘要新发现的含有磁性元素的超导体La0FeAs，经过元素掺杂后其I艋界温度可达到55K，这一必威体育精装版发现引发了 新一轮的高温超导研究热潮。文章总结了目前关于La0FeAs型超导体在实验和理论上的研究进展，对超导体材料 的制备、电学性能、磁学性能等做了阐述，同时对其今后的发展做了展望。 La0FeAs 关键词超导体 实验 理论 中图分类号：04 中图分类号：A 文章编码：1007—3973(2009)05—094—02 1引言 所示嘲。经过实验测定，在该温度处LaOFeAs的晶体结构发 1961年人类第一次成功制造出超导磁体，由此开始了 生了变化，由四角晶系转变为单斜晶系。当氟掺杂氧原子的 超导体现代应用的篇章。自那以后，由于实用超导材料和低 浓度达到11％时，在’r=26K时出现了超导现象。 温技术的不断发展，超导磁体获得了越来越广泛的应用，前 该研究小组通过用二价的Ca替代IJa，并没有发现超导 不久欧洲核子研究中心大型强予对撞机就是利用超导体来 现象，他们断言在新的铁基超导体中起实现超导的关键性因 获取粒子束加速的强磁场。但目前发现的超导体材料其临 素是电子型掺杂，而空穴型不行。然而，在随后的研究中，中 界温度普遍不高，很难开展大规模的应用。1986年人们首次 国科学院物理所超导国家重点实验室闻海虎研究组，通过在 发现临界温度超导40K的层状铜氧化物高温超导体，使超 镧氧铁砷CLaOFeAs)材料中用二价金属Sr替换三价的【丑，成 导体的研究进入了一个新的时期，自那以后的20多年，人 功将空穴载流子引入系统，发现有25K以上的超导电性。 们发现了许多新的高温超导材料，但发现的高温超导体基 2．2Sr掺杂LaoFeAs的空穴型掺杂研究 本上被层状铜氧化物垄断，使对超导体的研究陷入一个困 2008年3月，闻海虎研究组通过两步法合成了(IJal7 惑，人们一直希望在铜基超导材料以外再找到新的高温超 导材料，从而能够从不同的角度去研究高温超导机制。2008 99．95％的铁粉末与纯度为99．99％的砷颗粒按1：1的比例 年2月，东京工业大学的Hideo Hosono等人首先发现了氟混合，密封人石英管在700℃下加热lO个小时。然后将纯度 掺杂镧氧铁砷化合物的超导临界温度为26K。引起了全世 界广泛的关注。3月25日，中国科技大学微尺度国家实验室 形，密封入石英管在900。C下加热4个小时后再在1200℃下 的陈仙辉教授在国际上首次获得临界温度超过40K的铁基 加热48小时，让其冷却至室温。通过XRD测定其晶格常数 超导体，该研究小组通过电阻率和磁化率测量表明，该体系 的超导临界温度已达到了43K，该材料是除铜氧化物高温超 在C轴方向，其超导fI缶界温度在掺杂浓度为x--0．13时出现， 导体之外第一个临界温度超过40K的非铜氧化物超导体，突 如图2所示。 破了“麦克米兰极限”。新型铁基超导体的发现为人们认识高 但在随后的研究中，陈仙辉的研究小组通过在Sr掺杂 温超导机理和高温超导应用开创了一个全新的平台。 2LaOFeAs的实验研究进展 自从氟掺杂镧氧铁砷化合物的超导临界温度为26Km 和高压下可达43K发现以后，人们对基于Fe—As基的其他 镧系化合物开展了一系列的研究，并在研究过程中取得了 重大的突破，临界温度最高达到了55K，同时随着镧系原子 半径的减小，其超导温度逐渐增大。当然，除了通过掺杂来 提高超导临界温度外，许多研究小组发现通过在高压下也 可以提高铁基超导体的临界温度。 2．1 F掺杂LaoFe舡的电子型掺杂研究 2008年3月，HideoHosono等人通过在氩气环境中加 热镧砷和铁砷化合物首先合成了多晶La0FeAs，并测得了 其晶体结构、