铁基超导体中元素掺杂与电子相图

本项目选择几类代表性的铁基超导体设计元素掺杂，通过结构表征、输运性质、磁性质和热电性质等测量手段获得各种有序基态（如反铁磁和铁磁态，半金属态，绝缘态，超导态 和重费米子态）的演变规律、低能激发信息 ，以及可能存在的量子相变， 完善电子态相图，建立正常态物性与超导电性之间可能存在的关联，发掘磁性或者磁涨落与超导电性之间的内在联系，探究3d-电子与4f电子之间耦合所起的作用，澄清决定超导电性发生的内禀因素。对于不同种类结构的铁基超导体，通过杂质效应的研究， 结合理论分析， 判断这些体系的超导配对对称性，力图澄清超导配对对称性与晶体结构、电子结构以及掺杂类型和掺杂浓度之间的联系，对铁基超导体的一些基本物理性质获得自洽的实验结论。本项目研究结果将为解决铁基超导机理提供实验依据，为发现新超导体提供启发。

本项目以不同晶格位的元素替代为探针，利用输运性质、磁性和热力学性质等测量手段，系统地研究了铁基超导体和BiS2基超导体及相关化合物的物性和电子态相图，加深了对铁基超导体等非常规超导电性的认识。取得主要创新性成果有：（1）利用P掺杂引入化学压力效应，结合物理压力研究，在含有Ce元素的1111型磷族化合物CeNiAsO中发现了由于Kondo坍塌引起的量子相变；（2）利用Zn作为非磁性杂质，对LaFePO和K0.8Fe1.7Se2等铁基超导体的杂质效应研究表明前者可能为s+-或者d-wave配对，而后者可能是通常的s-wave配对。（3）发现了La掺杂的新BiS2体系超导体(Sr,La)FBiS2；（4）通过元素替代获得了2个新的层状结构的稀磁半导体。本项目共发表SCI论文21篇，其中Nature Mater. 1篇， PRB 5篇。获得教育部自然科学奖一等奖。