KxFe2-ySe2超导体的制备及Ir掺杂研究

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在2010年底,K0.8Fe2Se2这种在常压下超导转变温度为32K的FeSe基超导体被人们发现,它所具有的极高上临界场和由K离子插入导致的独特的费米面结构引起了大量有关这种新体系超导体的研究。与人们熟知的122型铁砷基超导体相似,它属于四方的ThCr2Si2型结构。而且,单晶样品内的铁空位在ab面内形成一定的超结构序,这对其电输运性质和磁性质都有至关重要的影响。人们通常采用两步自助溶剂法制备KxFe2-ySe2系列的单晶超导体,即在预制备的FeSe粉末熔剂里添入K单质来制备KxFe2-ySe2单晶。为了分析FeSe前驱粉对KxFe2-ySe2物性的影响,在相同的比例和成相热处理工艺下,我们分别采用了一步法和两步法制备了两种KxFe2-ySe2单晶样品,并对其晶体结构及物性进行了测试分析。我们发现FeSe前驱粉的使用对样品中的K和Fe的含量均有影响,并会导致样品质量的降低及样品电磁特性的改变。利用一步法制备FeSe样品可以获得较好的样品以及更理想的化学计量比。通过一步自助熔剂法制备铁位掺杂的FeSe单晶系列样品,我们分析了Ir掺杂对样品超导电性及磁性的影响。在晶体结构分析中,Ir掺杂样品仍保持良好的c轴取向,且c轴晶格参数随着掺杂量的增加缓慢地减小。晶格参数的变化及能谱测试的结果都表明Ir成功掺入FeSe晶格中。在掺杂量x<0.07时超导转变温度Tc并未出现明显衰减,而当x=0.1时样品的超导电性完全被抑制。在磁性测量中,随着掺杂量的增加,样品的磁滞回线表现出了由铁磁性背景到抗磁性背景的转变。少量的掺杂可以提高样品在高场下的钉扎性能,抑制临界电流密度的快速衰减。在约化钉扎力拟合分析中,我们发现虽然利用传统的钉扎力标度规律可以对样品曲线进行拟合,但获得的拟合参数并不符合传统钉扎机制的分类,这一体系需要更复杂的钉扎模型来进行分析。
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