铁基超导体1111体系的单晶生长研究

In this project, we will improve the conditions for single-crystal growth of 1111 phase, where sizable single crystals with high quality aren't available up to now. The methods of sealing metal crucibles with a high melting-point and the condition of high-temperature reacting will be utilized. The qualities of the obtained single crystals will be checked by element analysis and structure characterizations. Sizable single crystals with high quality will supply a better platform for the in-depth investigation of the intrinsic properties of the these systems. Electrical, magnetic, and thermal properties of the obtained samples will be investigated systematically. The research presented here is very requisite and important to promote the study on the iron-pnictide superconductors and the understanding of the mechanism of high-Tc superconductivity.

在本项目中，我们将采用高熔点金属坩埚密封的手段和在超过1200℃的高温下反应的条件，选择合适的助熔剂，对铁基超导体中目前尚未得到高质量、大尺寸单晶的1111等体系，探索其高质量单晶的生长条件；通过元素分析、结构表征等手段对所得单晶的质量进行评价，并利用电学、磁学、热学等测量手段，研究其输运性质，为进一步的深入研究提供更好的平台。本项目的研究对于推动人们对铁基超导体的研究、探索其高温超导机理，都是很重要和必要的。

铁基超导体1111体系大尺寸、高质量的的单晶样品的获得，一直是一个难点；这极大地限制了很多研究手段对这个最早被发现、体材料中Tc最高的体系的深入研究。目前人们能获得的毫米尺寸的晶体一般是用NaAs作为助熔剂生长的，但是单晶质量不太理想，并且NaAs在高温下的高活泼性要求在生长时采用特别的保护。我们采取CaAs作为助熔剂，成功地生长出了毫米尺寸的CaFeAsF单晶，并通过单晶X射线衍射对其结构进行了仔细地研究。同时，结合磁化、电阻、磁阻等手段，我们在121 K附近观察到了结构相变引起的明显的特征。另外，通过掺杂我们也得到了超导的单晶。我们的结果能够推进人们对铁基超导体1111体系更深入的物理研究。