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2008年，新型铁基超导体的发现引起了凝聚态物理和材料物理界的广泛关注。随着越来越多的铁基超导体被发现，它成为继铜氧化合物超导体之后又一个高温超导家族。目前新型铁基超导体的研究方兴未艾，其临界转变温度Tc能否进一步提高令人期待。此外，高温超导机制悬而未决，此次铁基超导体的发现，与传统铜氧化合物超导体互相印证，超导机制可能会“一下子清晰起来”。本论文的工作主要围绕新型铁基超导体探索和应用研究展开。在铁基超导体发现之初，我们就迅速启动了相关研究，提出了安全简单的一步合成的制备方法，并开展了铁基新材料的探索，成功制备了Eu1-xNaxFe2As2、SrFe2-xRuxAs2、CaFe2-xRhxAs2、SmFe1-xCoxAsO、LaFe1-xIrxAsO等多种新型铁基超导体，并对其物性进行了系统研究。另外我们还在铁基超导应用方面做了前期探索，制备了高性能的Sr0.6K0.4Fe2As2线带材。实验结果表明，新型铁基超导体不仅对基础理论研究有重要意义，在应用方面也表现出乐观前景。论文的主要内容如下：
1.首先发现利用 Na在EuFe2As2中掺杂可以引入超导电性。结果表明Na的掺杂可以有效的压制母体材料的结构和磁性的相变，当掺杂量x=0.2时，超导电性出现，随着掺杂量增加临界转变温度进一步提高，当掺杂量x=0.5时，临界转变温度达到最高35 K。通过测量单晶样品在不同磁场下的电阻，得到的上临界磁场高达120 T，并且各向异性度仅为1.7。
2.合成了系列4d电子掺杂的SrFe2-xRuxAs2和CaFe2-xRhxAs2超导体并分析了其超导电性。研究表明，等电子Ru掺杂后，SrFe2-xRuxAs2晶体结构和超导电性均发生变化。根据系统的实验结果绘制了相图，分析了Ru掺杂对其晶体结构和超导电性产生影响的机理。此外还通过测量不同磁场下的电阻曲线和不同温度下M-H曲线拟合了样品的临界磁场，并推导出了相干长度及穿透深度。Rh在CaFe2As2材料中掺杂也具有类似的效果，其最高的临界转变温度为18.5 K。
3.首先报道了4d元素Co掺杂的SmFe1-xCoxAsO的超导电性。研究表明，Co掺杂可以有效地诱导SmFe1-xCoxAsO产生超导电性，临界转变温度最高为16K，并且铁基超导体的超导层-FeAs层可以承受较大程度的紊乱。此外还对比研究了4d元素Rh，5d元素Ir在SmFeAsO中的掺杂效应，并对其物理机制进行了探讨。
4.率先发现利用5d元素Ir掺杂可以在 FeAs1111体系LaFeAsO中引入Tc=11.8 K的超导电性。详细研究了Ir掺杂导致LaFe1-xIrxAsO材料发生的结构和电阻率的变化规律，并测量了不同磁场下的电阻随温度的变化关系以及霍尔效应。研究结果证明，与FeAs122体系一样，FeAs1111体系也可以通过5d元素掺杂引入超导电性。同时，通过与4d元素掺杂结果的对比，分析了不同族元素的掺杂效果。
5.首次采用粉末装管法制备了122型Sr0.6K0.4Fe2As2线带材，临界转变温度达到35 K；继而通过改进的先位法制备工艺提高了超导芯的纯度和致密度，将Sr0.6K0.4Fe2As2线带材的临界电流密度提高到3750 A/cm2(～37.5 A)，促进了新型铁基超导线带材的发展。