铁硒超导体11相母体FeTe元素替代效应研究

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2008年发现的铁基超导体打开了高温超导研究的新篇章。铁基高温超导体是一种全新的突破了麦克米兰极限的非常规超导体,也是除铜氧化物超导体之外的另一类高温超导体。这一发现为解开高温超导微观物理机制提供了新的平台,为超导电性的研究开辟了新纪元,也为凝聚态理论的发展起到重要的推动作用。  以FeX4层中的阴离子X来分的话,铁基高温超导体主要分为铁砷族和铁硒族。其中铁硒族的11相化合物FeTe(Se)拥有最简单的层状结构和丰富的物理性质。在FeTe(Se)中,微结构、反铁磁序和超导电性之间的关系一直是物理学界关注的重点。而掺杂作为一种调控微结构和磁性质的手段,可以有效的调节体系的物性,从而为研究者提供一些诸如反铁磁相变、超导电性等的演化过程。因此我们选择11相母体FeTe作为研究对象,使用Fe位掺Co的手段对FeTe中的磁有序起源、磁性和结构的耦合关系进行研究。  我们通过自助熔剂法制备了Fe1+y-xCoxTe(x=0,0.01,0.04,0.07,0.09,0.11)系列单晶,研究了Fe位Co替代对Fe1+yTe母体的磁性、比热以及输运性质的影响。研究结果表明Co的替代明显的抑制了母体Fe1.05Te的反铁磁结构相变,并在低温诱导出了自旋玻璃态。随着Co掺杂量的增加,电阻曲线上的金属-半导体转变逐渐往低温移动,当掺杂量x≥0.09时,电阻率曲线在全温区呈现半导体行为。低温比热曲线拟合结果显示费米面附近的态密度随掺杂量变化不大,Hall系数测量结果表明在x>0.04的样品中Hall系数的下掉并没有随着掺杂的增加而继续向低温移动。这些实验结果说明Co主要以局域磁矩的形式参与了散射过程从而影响体系的输运性质。因此我们认为在FeTe中的磁有序更可能来源于Fe的局域磁矩间J1-J2-J3超交换作用。
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