新型铁基超导体薄膜制备和物理性质研究

新型铁基超导体具有较高的超导临界温度、较长的相干长度、较高的上临界场、较小的各向异性，综合指标较好，可能比铜氧化物超导体更适合于电子学应用。另外，薄膜已经被发现表现出不同于体材料的特殊的物理性质，有助于新材料探索和超导电性机理问题的研究。然而，成份精确控制的困难和不同热力学亚稳相之间的竞争，导致超导体薄膜研究进展缓慢。我们已经在国际上率先得到了高质量的铁硒基超导体薄膜，开展了物理性质的研究，发现被认为是不超导的FeTe母体在薄膜状态下超导。现阶段，样品制备仍然是最关键的研究任务。通过本基金面上项目，突破铁砷基超导体薄膜制备的瓶颈，开展一些以薄膜为特色的（在单晶和体材料中无法实现的）实验，测量一批与薄膜应用密切相关的基本物理参数，突破约瑟夫森结制作的难点，为铁基超导体电子学应用打下基础，并对量子临界现象、第二个长程相关等其它问题的理解提供新的数据。SCI文章6-8篇，专利1项，学生2-3名。

铁基超导体具有较高的超导临界温度、较长的相干长度、无节点的能隙结构、较高的上临界场、较小的各向异性，综合指标较好，更加适合于电子学应用。然而，铁基超导体具有难成相、易变质的特点，对薄膜研究提出了挑战。本基金项目开展了以下几方面的研究工作：（1）我们在前期研究工作的基础上，进一步系统研究了铁硒基超导薄膜的磁通运动，研究了铁硒基超导薄膜的微波特性和太赫兹频谱特性。（2）我们在国内率先研究了铁砷基超导薄膜，在本基金项目和超导973项目等项目的共同支持下，针对难成相、易变质材料的特点，研制了新型薄膜制备和表征系统。（3）在装备研究和研制的基础上，在国内率先成功制备了单相（不含FeAs等杂相）、单向外延、超导的122相铁砷基超导薄膜。（4）针对2010年底铁基超导研究的最新进展，即，KxFe2-ySe2新超导材料体系的发现，我们还增加了研究内容，率先制备得到了单相、单向外延的KxFe2-ySe2薄膜。