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高温超导体的发现已经过去了二十多年,但其内在的物理机制还是并没有被完全地理解。2008年铁基超导体这个新的高温超导体的发现,为高温超导的研究提供了一个新的机遇。对于每一类新超导体,合成高质量的样品,确定其基本的超导性质,能隙结构和配对对称性是揭示其超导机理和其潜在应用价值的基础。本论文主要介绍了Ba1-xKxFe2As2单晶的生长,及通过电阻,Hall探针,点接触Andreev反射谱和扫描超导量子干涉仪测量对铁基Ba-122的超导性质,能隙结构和序参量的研究。
第一章我们将会回顾超导研究上的一些历史事件,介绍超导的一些基本性质及一些理论。之后我们将会简要介绍一下铁基超导体的发现及当前的研究状况。
第二章主要介绍了运用自助溶剂方法生长Ba1-xKxFe2As2单晶的过程及运用X射线衍射和能量损失谱,交流磁环率和电阻测量对样品的表征。之后我们报道了在Ba1-xKxFe2As2(0.23≤x≤0.4)单晶样品上磁场最高达9T的变温电阻测量和在Ba0.6K0.4Fe2As2单晶上的转角电阻测量的一些结果。
第三章首先讲解了我们自己搭建的一套Hall探针测量系统。然后介绍了运用Hall探针和样品振动磁强计在高压制备的SmFeAsO0.9F0.1多晶样品和Ba0.6K0.4Fe2As2单晶样品上进行的局域的和体的磁化测量。测量结果显示在SmFeAsO0.9F0.1的超导能隙上没有节点,而在Ba0.6K0.4Fe2As2样品上显示出多带的特性。
第四章我们简要介绍了点接触Andreev反射谱,之后报道了在Ba0.6K0.4Fe2As2单晶样品和电子型掺杂的系列的BaFe2-xNixAs2单晶样品上的测量。在Ba0.6K0.4Fe2As2上的结果可以用一个扩展的s波来很好地描述。对于BaFe2-xNixAs2样品,分析拟合显示了在这个系统中能隙结构从欠掺杂区无节点到过掺杂区出现节点的演化过程。
第五章介绍了扫描超导量子干涉仪测量系统的搭建和在一块80nm厚的铼膜上所做的测量。我们的扫描超导量子干涉仪测量系统能够同时获取样品表面形貌和磁分布图像。最大的扫描范围是70μm×85μm,磁分辨率为1.5×10-4Φ0/√Hz。对铼膜的测量表明样品对磁通的钉扎力非常弱。我们还得到了样品穿透深度随温度的变化关系,其表现出和BCS理论一致的行为。
第六章我们列举了在系列掺杂的Ba(Fe1-xNix)2As2单晶样品上进行的下临界场,隧道二极管振荡,比热和扫描超导量子干涉仪测量的结果。结合这些测量的结果,在这个系统中干净的两带模型被排除,而且不论是在欠掺杂区还是过掺杂区零温下的穿透深度λ(0)与样品的临界温度Tc表现出幂指数关系。这表明在这个系统中拆对效应非常重要。为了解释下临界场和扫描超导量子干涉仪测量结果的不同,我们进行了磁通穿透测量。
最后在第七章,我们对论文内容给出了一个详细的总结。