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铁基系列超导体是近些年凝聚态领域的重要发现,是铜基超导体发现后的另一个有重要意义的事件。对铁基超导体的研究虽然已经达成一些基本共识,但是仍然有很多核心的问题没有解决。因此,铁基超导体值得更加广泛和深入的研究。另外,具有磁性的低维度材料也是凝聚态领域研究的重要课题。本论文对相关材料进行了研究,主要内容如下: 1.介绍用气相输运方法生长出来的高质量FeSe单晶的光学实验研究结果。在低温下的向列相中我们发现400cm-1附近的反射率谱受到明显压制,同时在电导率谱的相应位置出现了一个峰,表明在低温存在能带重构的现象。光谱上观察到的这一能量尺度和ARPES观察到的d轨道劈裂能量尺度相当。FeSe在低能的电导率谱上有一个非常尖锐的Drude峰和一个宽的Drude峰,其总的等离子体频率相比其他的铁基超导体要低,在低温下还会变得更低。这和其他实验结果中观察到的很低的费米能和很小的费米面相一致。和其他超导体类似,我们还观察到明显地谱重向高能转移的现象,说明在FeSe中存在着很强的电子关联效应。 2.对Ba2Ti2Fe2As4O进行了光谱学的研究,实验结果表明在该化合物中同时存在着密度波相变和超导相变。对光电导率的拟合得到密度波的能隙,约为134meV,两个超导能隙分别为3.4meV和7.9meV。在密度波能隙基本完全打开之后有大约一半左右的载流子浓度的丢失,也就是说费米面在密度波相变后仍有部分残留。因为Ba2Ti2Fe2As4O不但存在着Ti贡献的费米面还存在着Fe贡献的费米面,而Fe贡献的费米面受密度波相变影响较小。剩余的载流子在更低温度下凝聚为超导电子,进入超导态。根据超导态下谱重的丢失我们计算得到了超导凝聚的等离子频率,再根据该等离子体频率和正常态(30K)等离子体频率之间的关系,我们发现在超导态下只有约35%的载流子凝聚为超导电子,证明了该超导体处在脏极限。其中较大的能隙对应2△/kBTc(∽)8.5,该值要明显大于BCS弱耦合下的平均场理论给出的预测值。 3.对EuCd2As2进行了各向异性电阻率和光谱的研究。电阻率的结果表明EuCd2As2在高温呈现金属特性但在低温电子受到Eu位置磁矩的强烈散射,使得电阻率呈现出类似Kondo效应的行为。同时,在温度小于TN=9.5K时EuCd2As2形成反铁磁序,Eu的有序明显减小了磁性散射,使得电阻率在相变后迅速下降。但是c方向的电阻率明显比ab面内电阻率下降的慢的多,据此我们分析EuCd2As2很可能具有A型的反铁磁结构。光谱实验得到的R(ω)和σ1(ω)上都明显看到了两个声子特征,对应面内原子之间的震动。在电导率上其中一个声子峰在低温下呈现明显的Fano线形,说明在低温下材料中存在很强的声子与电子背景的耦合并且和材料中的磁性相互关联。另外,反射率上的等离子体边和电导率拟合得到的等离子体频率都非常小,证明EuCd2As2是一个具有很低载流子浓度的金属。进一步的关于电子组态和电中性的分析表面,EuCd2As2最可能是一个很低载流子浓度的半金属。EuCd2As2中存在这电荷、自选和晶格自由度之间的耦合,这对于研究三者之间的相互影响有着重要意义。