(Tl,K,Rb)yFe2-xSe2化合物中的超导电性及与之相关的成分、微结构问题

Since the discovery of superconductivity in the (Tl,K,Rb)yFe2-xSe2, much attention has been paid on these new iron-based superconductors, mostly because of its high critical temperature (Tc ～ 30K, and a Tc onset as high as 40K), and the related Fe vacancy superlattice. However, after a year of research, a lot of issues still remain ambiguous. Based on applicant's previous work, this project will be focused on the study of the superconductivity, and its related composition and microstructure in (Tl,K,Rb)yFe2-xSe2 compounds，expecting to find out their intrinsic relationship. As these compounds are extrem sensitive to the composition, many experiments show the coexistence of the superconductivity and antiferromagnetism. On the basis of analyzing the microstructure, we try to find out the way to control synthesizing process, in order to obtain the stable superconducting phase; We try to synthesize the new compounds with Fe vacancy superlattice, then study the evolution of the superconducting behavior and block antiferromagnetism by introducing carriers or applying pressure. Through this project, we expect to deepen the understanding of the superconductivity and antiferromagnetism in these distinct superconductors.

自2010年底，我们在(Tl,K,Rb)yFe2-xSe2中发现30K超导电性，并提出Fe空位超格子结构以来，针对这类新型Fe基超导体研究，已成为过去一年超导研究领域的热点课题之一，但仍有许多问题有待澄清。本项目将在过去工作的基础上，针对(Tl,K,Rb)yFe2-xSe2化合物中超导电性，及与之相关的成分和微结构问题开展进一步研究，以揭示其本质关联。由于该类化合物化学成份的易变性，该系统超导相总是与反铁磁相共存，我们试图寻找稳定超导相方法，以期获得高纯度的超导相样品；在对现有超导相与反铁磁相共存晶体微结构分析的基础上，揭示其成相规律；合成具有Fe空位超格子结构新型化合物，在保持其超格子结构不变的情况下，通过载流子的引入或外加压强，抑制其长程反铁磁序，揭示该类化合物中存在的新型Block反铁磁序与其超导电性之间的本质关联。通过上述研究，试图加深对该类化合物超导电性和反铁磁序的理解。

自从2010年末发现(Tl,K,Rb)Fe2-xSe2超导体系统以来，掀起了一波新的研究铁基超导体的热潮。在这个背景下，本项目主要研究内容和结果包括以下几个方面：1. 合成了一类新的具有122结构的TlNi2Se2超导体，该超导体单晶Tc为3.7K，同时低温时的电子比热系数γ达到了40mJ/molK，远大于其他镍砷族超导体的γ值。TlNi2Se2 是一个多带无能隙超导体，它的发现，是继铜氧化物超导体和铁基超导体后的又一个具有3d 金属的新型超导体，为研究超导机制提供了一个新的平台，同时，由于其γ值介于重费米超导体和铁基超导体之间，为研究重费米超导体和铁基超导体的关联搭起了一座桥梁，具有十分重大的意义；2. 在TlNi2Se2超导体发现的基础上，我们通过低温热导、高压、ARPES、光电导等实验方法，研究了这类镍硒超导体中的超导特性。结果发现，在费米面上，它存在一个特殊的Van-Hove奇点，从而导致局域的电荷密度涨落，并在超导转变温度以上产生一个所谓的“赝能隙”；3. 通过掺杂和元素替代的方法，我们发现了这类超导体中的超导电性和重电子行为的普遍性；4. 在合成一大批不同铁含量的(Tl,K)Fe2-xSe2和(Tl,Rb)Fe2-xSe2超导样品的基础上，通过中子散射、穆斯堡尔谱、高压等方法研究了它们的磁性，并重点关注其反铁磁相和超导相之间可能存在的关联；5. 在研究122铁硒和镍硒超导体的基础上，我们还研究了其他一些硫族过渡金属化合物中磁特性。

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