含有复杂结构蓄电层的铁基超导材料探索及相关物性研究

铁基超导体的发现，激起了人们对高温超导研究的又一轮新的研究热潮。它不仅丰富了高温超导材料的种类而且对于理解多年来悬而未决的铜氧化物高温超导体的超导机制开辟了新的思路。目前已经发现的铁基超导体的Tc与铜氧化物相比要低一些，所以如何获得具有更高Tc的铁基超导体成为该领域目前研究的一个热点。已有少量研究表明，通过插入复杂结构的蓄电层，增加FePn（Pn=磷族元素）四面体层之间的距离，可以获得具有高Tc的铁基超导体。本课题拟通过制备和研究含有复杂结构蓄电层的铁基材料以期获得具有更高Tc的铁基超导体，并建立起蓄电层结构、离子类型-掺杂离子类型-超导电性之间的关联，为理解这类新型的高温超导材料提供一些思路，同时为制备具有更高TC的铁基超导体提供相关实验基础。

对于铁基超导体的研究，如何获得具有新型结构和更高超导转变温度（Tc）的铁基超导材料是一个重要的课题。已有研究表明，插入复杂结构的蓄电层来增加FePn（Pn = 磷族元素）四面体层之间的距离有利于获得具有高Tc的铁基超导体。因此，本项目对含有复杂结构蓄电层的铁基材料进行了制备和物性研究。我们首先选择了Sr4Sc2O6Fe2P2为研究对象，研究了蓄电层掺杂对该体系超导电性的影响。但是我们在研究过程中发现这种具有复杂结构的FePn基超导材料结构稳定性区间较窄，很大程度上限制了我们的研究，因此我们选择了CuCh（Ch = 硫族元素）及BiS2基化合物作为研究对象，它们与铁基超导材料具有非常相似的结构，具有很好的相关性。我们主要研究了具有复杂结构蓄电层的CuCh基化合物Bi2YO4Cu2Se2、BiOCuSe、Sr2CoO2Cu2Se2以及BiS2基化合物Bi4O4S3等。在这些研究的基础上，我们建立了蓄电层结构及价态与CuCh层导电性的关联。这不仅有助于阐释层状CuCh基材料的导电机制，而且对理解具有相类似结构的FePn基化合物的导电机制也有所帮助。到目前为止我们已发表相关论文9篇，这些结果为今后在该领域的深入研究提供了实验基础，同时也为探索合成新型的FePn基材料提供了思路。