铁基超导体比热性质和CeOxF1-xBiS2输运性质的研究

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超导自从被发现以来一直是凝聚态物理的重要研究内容。人们在研究的过程中,不仅追求更高超导转变温度的材料,也在不断的探索超导机理。与传统的电声子作为配对媒介的常规BCS超导体不同,高温超导体的许多性质都无法用BCS理论解释。比热作为反映材料热激发的手段,能够对超导能隙以及电子-玻色子耦合强度等性质进行表征,从而判断超导体的配对对称性和超导机理。本论文主要是介绍铁基超导体中的比热测量结果以及CeOxF1-xBiS2超导体输运性质的研究。在第三章我们首先介绍了铁基超导体凝聚能的研究结果。凝聚能是超导体进入超导态后系统降低的能量。我们对十个铁基超导体样品Bal-xKxFe2As2(x=0.3,0.4).Ba(Fe1-xCox)2As2(x=0.06-0.15).Ba(Fel-xNix)2As2(x=0.05)和Fe Sel-xTex(x=0.5)进行了比热的测量,利用积分法和公式计算法两种不同的方法算出了超导体的凝聚能。对比每种超导体的超导转变温度T。,我们发现了不同于BCS理论预测的规律:U0∞(Tc3.5±0.5。随后我们对铁基超导体FeAs-122体系进行了重点研究,发现无论是电子掺杂或者空穴掺杂,其凝聚能与正常态比热系数均在最佳掺杂处达到最大值,随着掺杂浓度的偏移而一致的降低。我们认为这种结果可能是由于最佳掺杂附近的量子临界现象导致的。在第四章我们对新合成的FeS晶体进行了低温比热的测量,发现了其低温比热系数与温度的依赖关系是线性的。随后,我们对其电子比热进行研究,发现有节点的能隙模型能够拟合的比较好,并且磁场诱导的比热系数满足Volovuk规律,这些结果表明其能隙可能存在着节点。第五章介绍了BiS2系超导体CeO1-xFxBiS2的输运性质。我们发现零场下的电阻曲线反映的是不良金属的行为,与理论计算的能带绝缘体是不同的。掺杂浓度在x=0-0.6的范围内,超导的出现伴随着系统绝缘性增强。随后我们又重点对x=0、0.25、0.5三个样品进行了霍尔效应和磁阻的测量,发现其载流子浓度比较低。结合之前的理论计算,我们认为随着F的掺杂,材料更接近范霍夫奇点因而出现较高的态密度,配对电子在费米能附近不稳定性增强,在较高掺杂原来四个小的费米口袋(±π,0)和(O,±π)形成一个完整较大的费米面,出现了电荷密度波涨落,进而表现为超导电性出现伴随半导体背景增强的现象。在第六章,我们展示了高质量的Ba(Fe1-xRux)2As2单晶输运测量结果。我们利用了上临界场以及转角电阻两种不同的方法得到了类似的各向异性度Γ=2,和之前测量的K和Co掺杂的BaFe2As2结果很接近,这说明费米面的3维卷曲作用在Ru掺杂的样品中并没有明显强过之前K和C0掺杂的样品,因此其穿透深度和热导测量中得到的能隙节点可能并不是由于费米面的卷曲作用造成的。
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