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以铜氧化物和铁基超导体为代表,层状化合物是探索新型超导材料的重要方向。近年来人们又发现了具有相同超导层BiS2层的层状超导体系,即铋硫基超导体。同样具有层状结构的Bi2Se3和Bi2Te3,由于强的自旋轨道耦合作用,是典型的三维拓扑绝缘体。通过加压和掺杂,可以在Bi2Se3和Bi2Te3中诱导出超导电性,从而成为实现拓扑超导电性的重要途径。在本论文中,我们通过锶金属插层在Bi2Se3中诱发了超导电性,并研究了淬火和磁性元素掺杂对Bi2OS2的超导电性的影响。本论文分为四章。 在第一章中,在简要介绍拓扑绝缘体和拓扑超导体的基本概念、奇异的电子性质和材料实现后,我们重点讨论了基于拓扑绝缘体实现拓扑超导体的最新进展。我们详细讨论了CuxBi2Se3和SrxBi2Se3的晶体和电子能带结构、哈密顿量模型和可能的奇宇称向列型超导电性。我们也简要介绍了包括NbxBi2Se3在内的三维拓扑超导体候选材料。 在第二章中,我们全面回顾了铋硫基超导体晶体结构和物理性质的多样性,重点关注了载流子掺杂、高压和化学压力对超导电性的影响,以及该系列超导体中存在的超导电性和磁性共存现象。 在第三章中,通过在拓扑绝缘体Bi2Se3中插入Sr原子层,我们首次在国际上合成了高质量的SrxBi2Se3单晶,并呈现出超导转变温度约为2.5 K的体超导电性。霍尔测量表明SrxBi2Se3是电子型的,载流子浓度(~2×1019 cm-3)比CuxBi2Se3(~2×1020 cm-3)低一个数量级。通过Shubnikov-de Haas振荡数据的分析,我们给出SrxBi2Se3存在拓扑表面态的输运证据,并且其电子能带结构比CuxBi2Se3更接近于母体Bi2Se3。而且SrxBi2Se3超导体在空气中很稳定,这对于基础研究和实际应用都很重要。存在拓扑表面态以及与CuxBi2Se3相比更低的费米面和更稳定的体超导电性使得SrxBi2Se3成为研究拓扑超导体的理想材料。 在第四章中,我们通过在高温下淬火先前报道为绝缘体的Bi2OS2,成功诱导了Tc~4.7 K的超导电性。霍尔效应的测量和科勒规则的服从表明其单带特性,具有低的电子型载流子浓度(1019 cm-3)。结合XRD测量的分析表明发生了结构相变,很有可能形成了新的超导相。通过研究淬火的Bi2OS2的磁通动力学行为,我们发现其临界电流密度(Jc)比Bi4O4S3大3-4倍,点钉扎占主导地位。我们认为这是因为淬火使样品保留了许多杂质作为点钉扎中心。我们又研究了Mn掺杂对淬火的Bi2OS2超导体的影响,发现不仅抑制了超导电性,且存在超导和反铁磁性的共存。我们认为这种现象是因为Mn掺杂同时进入了超导的BiS2层和空间层。