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铁基材料中发现新超导母体相

2019-10-12 22:57:15来源:励志吧0次阅读

在扫描电子显微镜下,三种典型样品的解理面的背散射扫描电镜图像

a,b随炉冷却样品解离表面的形貌图,超导的小岛分离很远

c,d在250oC处理以后淬火冷却的样品解离表面的形貌图,超导的小岛进一步分裂

e,f在350oC处理以后淬火冷却的样品解离表面的形貌图,超导小岛完全分裂成细丝状

原子级分辨形貌图与结构的示意图

a随炉冷却样品的[001]晶面方向测量的扫描隧道显微镜的图像

b当Fe空位在底下一层的情况下的K、Fe和Se原子的排列示意图

c,d当K原子处于Fe空位上方时的K、Fe和Se原子的提取分部的结构

2010年末,KxFe2-ySe2这一新超导系列被发现。最初的能带结构计算都表明此材料在费米能附近没有空穴型费米面,强烈地挑战了被广为接受的铁基超导配对图像,这引起了物理学家们极大的兴趣。不久之后,人们发现在此材料中存在Fe空位,并且分离为两个相:具有K2Fe4Se5结构的反铁磁绝缘相与超导相。南京大学闻海虎教授小组在国际上较早注意到相分离的存在,并且发现不同的淬火处理,样品的超导性能有很大变化。相分离的存在使得对此材料相关研究的难度非常大,学术界对KxFe2-ySe2的超导相或者其母体相到底是什么这一问题存在着非常大的争议。

最近南京大学物理学院和“超导物理和材料研究中心”在超导研究中取得新进展。闻海虎教授课题组制备了经过不同热处理的样品,通过输运、磁化、X射线衍射、扫描电子显微镜(与马国斌教授等合作)、扫描隧道显微镜等多种测量手段,深入研究了KxFe2-ySe2样品中微观结构与超导电性之间的联系,认定了材料的超导相以三维网络状的细丝形态存在,并用多种手段证明超导的母体相是由Fe空位形成的这种有序平行四边形结构组成,称为K2Fe7Se8相。这是一个完全的新物相,具有8个铁原子有一个缺位原子的特点。这个工作一经报道,就引起了众多理论学家的关注,他们通过计算来了解为什么这个新相有可能导致超导。该工作作为文章形式于2013年5月发表在《自然-通讯》上。

以上工作得到了基金委重点项目,科技部973项目和教育部985计划的经费支持。

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