铁基超导体的电弧熔炼预合金化与晶体缺陷的透射电子显微学研究

本研究拟用先进电子显微分析技术如电子能量损失谱、电子全息和原位变温结构相变观察分析铁超导体的缺陷区/无缺陷区的势垒分布及元素价态与化学键状态，进而研究晶体缺陷对铁超导体超导电性影响的微观机制和低浓度氧气氛后退火处理对铁超导体的超导电性的影响，旨在揭示位错、层错等晶体缺陷影响铁超导体的超导电性的机理。工作基础是申请者近几年来在铁超导体领域的文章（如Supercond. Sci. Techno.20,(2007)687）。利用复旦大学的透射电镜（已安装低温台、能量过滤系统和电子全息附件）研究1111体系、KxFe2Se2等超导体超导电性随电弧熔炼预合金化处理、元素掺杂、后退火、氧分压等工艺的调控变化规律，以氧空位、铁价态变化、阳离子缺失为研究对象，力求在原子分辨率层次和电子跃迁角度阐明晶体缺陷对铁超导体微结构和超导电性的影响，建立氧空位-晶体缺陷-电子跃迁-超导电性关联的物理模型。

利用有特色的原位透射电镜研究技术，本课题重点研究铁基超导材料的微结构，发展了针对超导材料分析的若干低温原位电镜分析技术。项目执行期内共发表文章25篇，其中SCI收录22篇，3篇在中国电子显微学报（核心期刊）。亮点结果如下：（1）氧缺位诱导锶钒氧铁砷超导体的变温相变原位电镜研究，在透射电镜中，从室温原位降温到液氦温度，直接观察过度欠氧和略欠氧超导材料的微观结构变化，结果表明过度欠氧造成沿[001]取向的SrO原子条带有周期性的抽出，同时伴随FeAs中的铁离子价态略下降，本部分工作发表在PRB90, 104503(2014)上；（2）系列铁磁纳米颗粒磁性质的透射电镜三维重构研究，建立了三维轮廓与磁阻塞温度和低温磁性的物理关联，发现沿纤锌矿[001]方向平行排列高密度的层错，几何轮廓直接影响磁阻塞温度，发表在Nano Research 6, 275(2013)上；（3）特色电镜分析技术的建立，尤其是电子全息分析技术、几何相位分析技术和高空间分辨的原子成像与谱学，连续发表6篇J. Mater. Chem.和Nanoscale。（4）铁基超导体等化合物中中铁元素原子分辨的电子能量损失谱学研究；本课题培养研究生8名，博士后1名。