铁基高温超导体的研究进展及展望
高温超导材料的最新研究
高温超导材料的最新研究高温超导材料是指能在相对较高的温度下表现出超导特性的物质。
与传统低温超导材料相比，高温超导材料具有更高的临界温度和更简单、便利的制备工艺，因此被广泛研究和应用。
本文将介绍高温超导材料的最新研究进展，包括其基本原理、主要类别以及各类材料的最新研究成果。
基本原理超导现象是指在低温下某些金属和化合物的电阻突然变为零，并且磁场在材料内部完全排除的现象。
传统低温超导材料的临界温度一般在几个开尔文以下，而高温超导材料则可以在液氮温度（77开尔文）以上达到超导态。
这种突破给超导技术的实际应用带来了革命性的变化。
目前，关于高温超导机制的理论尚不完善，但普遍认为其与电子对相关效应密切相关。
一种被广泛接受的解释是，在某些复杂氧化物材料中，由于电子分布和晶格结构之间的相互作用，电子会形成库珀对（Cooper pair），从而引起超导现象。
主要类别高温超导材料可以分为铜基、铁基、钴基等几类。
其中，铜基高温超导体是最早被发现和研究的类别，其典型代表是YBa2Cu3O7-x（YBCO）和Bi2Sr2CaCu2O8+x（BSCCO）等化合物。
这些材料具有较高的临界温度和良好的工程可塑性，已经在许多领域得到广泛应用。
近年来，铁基高温超导材料受到了极大关注。
该类材料由于晶格结构复杂而引起科学家们浓厚兴趣，并且具有与铜基材料相近甚至更高的临界温度。
铁基高温超导体的代表性物质包括LaFeAsO、BaFe2As2等。
钴基高温超导体则是最新被发现和研究的一类材料。
这类物质具有自旋三重简并性等特点，在其晶格结构中存在着一些特殊的超导对称性。
目前对钴基高温超导材料的研究仍处于初级阶段，但其临界温度已能达到数十开尔文。
最新研究进展铜基高温超导材料近年来，关于铜基高温超导材料的研究主要集中在改善其电流输运性能和稳定性方面。
例如，科学家们通过控制样品形貌和微观缺陷来改善YBCO薄膜的电流密度和临界电流密度。
此外，还有一些研究致力于理解铜基高温超导材料中电子对形成机制以及配位异质结构对其性能的影响。
铁基超导材料的研究及应用
铁基超导材料的研究及应用一、引言铁基超导材料是近年来新兴的超导材料之一，具有较高的超导转变温度和较强的超导电性能。
随着研究的深入，人们发现铁基超导材料在能源、医疗等领域具有广泛的应用前景。
本文将着重介绍铁基超导材料的研究和应用。
二、铁基超导材料的研究1.铁基超导材料的发现铁基超导材料是指以Fe为主要成分的超导材料。
2008年，日本物理学家芝田任三郎领导的研究小组在铁基化合物LaOFeAs中发现了超导现象。
其后，人们在多种铁基化合物中也发现了超导现象，如BaFe2As2、LiFeAs、NdFeAsO等。
2.铁基超导材料的结构铁基超导材料的结构复杂，一般由四种元素共同构成：Fe、As、Ba或La以及一些其他杂质。
铁基超导材料晶体结构呈层状结构，其中Fe和As元素组成的矩阵结构是超导的关键部分，而其他元素则是提高材料超导性能的重要因素。
3.铁基超导材料的超导机理铁基超导材料的超导机理与传统的BCS超导机理不同。
传统的BCS超导机理是由库珀对电子间的吸引力引起的，而铁基超导材料中的超导机理可能与磁电子相互作用有关。
4.铁基超导材料的超导性能铁基超导材料的超导温度较高，通常在20-50K之间。
同时，铁基超导材料的超导电性能较好，能够承受较高的电流密度和磁场强度。
三、铁基超导材料的应用1.能源领域铁基超导材料可以用于制造超导电缆、超导磁体等设备，这些设备在能源领域中有广泛的应用。
超导电缆的传输距离长、损耗小，可以提高电力传输效率；超导磁体可以用于核磁共振成像、磁共振治疗等领域。
2.医疗领域铁基超导材料可以用于MRI（磁共振成像）设备的制造。
MRI技术可以用于体内器官的成像和检测，对临床诊断有重要的作用。
3.交通运输领域铁基超导材料可以用于制造超导列车，这种列车可以悬浮在轨道上运行，摩擦力小、噪音小，能够大大提高列车的运行速度和运行效率。
四、结论综上所述，铁基超导材料具有广泛的应用前景，特别是在能源、医疗和交通运输领域。
铁基超导体材料的制备及其物理性质研究
铁基超导体材料的制备及其物理性质研究铁基超导体（iron-based superconductors，FeSC）是一类近年来引起强烈关注的超导材料，它们具有高的超导转变温度、复杂的相变现象和丰富的物理性质。
这些特点意味着铁基超导体是理论研究和应用探索的重点材料之一。
本文将简要介绍铁基超导体的制备方法和物理性质研究进展。
1.铁基超导体材料的制备铁基超导体最早由日本学者发现于2008年。
它们与之前发现的高温超导材料不同，前者主要由Fe、As、F、P等元素组成，而后者则以CuO2平面为其特征结构。
铁基超导体的制备方法和热力学性质研究是一个前沿的课题。
1.1 液相法液相法是铁基超导体制备的主要方法之一。
其通过相变温度、元素比例、反应时间等条件来控制产物的组成和结构。
常见的液相法反应体系包括真空封管法、水热法、溶胶-凝胶法等。
水热法是最为常见的制备方法之一，它利用了水的特性，即水在高温、高压下有较强的溶解力和扩散能力。
为了实现水热制备，通常需要将混合物煮沸，然后将样品置于高温高压锅中进行长时间陈化。
1.2 真空气氛法真空气氛法是铁基超导体制备的其他一种方法。
它利用真空或惰性气体的低气压环境下进行高温反应。
此方法可以避免前一种方法中非铁基杂质的杂化，因为真空环境可以减少外来元素的引入。
2.铁基超导体物理性质研究进展自从铁基超导体被发现以来，许多研究都集中在了它们的物理特点上。
在下面的内容中，我们将着重介绍铁基超导体的结构相变及其机制、磁性、输运性质、强关联电子行为等几个方面的研究进展。
2.1 结构相变及其机制FeSC结构相变是其性能的重要决定因素之一。
据研究，FeSC的晶体结构变化与超导性质紧密相关。
据观察，某些FeSC相极易形成不同晶体结构，因而使得其超导转变温度发生变化。
目前，晶体结构变化的机制仍未完全解释清楚。
假设铁基超导体的高温超导机制与它们的复杂结构相变有关。
一些研究表明，晶体结构变化会增加铁基超导体内的振动调制作用，从而提高超导温度。
高温超导研究的新进展
高温超导研究的新进展高温超导是指在较高温度下（通常指大于液氮温度77K），某些材料的电阻率突然降至很低甚至为零，成为一种具有重大科学意义和广泛工程应用前景的现象。
近年来，高温超导研究在材料科学、物理学以及能源等领域取得了不少重要进展。
一、高温超导研究历程高温超导现象最早是由荷兰物理学家康斯坦提·欧恩斯（K. Alex Müller）和瑞士物理学家约翰·乔治·贝德诺兹（J. Georg Bednorz）于1986年在锗铁酸钡（BaLaCuO）的研究中发现的。
这一现象一度被认为是科学界的“圣杯”，但是长期以来一直没有得到有效的解释以及简单的制备方法。
二、新的突破和发现1. 单层LaNiO3对CuO2平面中的动力学有限制效应在2021年，《自然·物理学》杂志发表了研究员金涛团队的一篇文章，报道了单层LaNiO3对铜氧平面中的超导动力学有限制效应。
他们在CuO2平面上叠加了LaNiO3单层，发现这种单层LaNiO3可以抑制CuO2平面中的电子运动，从而限制了氧空位的移动，降低了超导的温度。
这项研究为超导体的材料设计提供了新思路。
2. 发现新型铁基超导体2019年，清华大学物理系学者熊经平等人发现了一种新型铁基超导体KFe2As2，其临界温度达到了55K，创造了铁基超导材料的新纪录。
熊经平教授认为这种新型铁基超导体的发现为研究人员提供了一个新的研究方向。
3. 《科学》杂志报道发现新型高温超导体3月25日，《科学》杂志发表题为“结构相变驱动高温超导”的研究论文，其中报道了一种新型高温超导体，该超导体的临界温度达到了50K，使得此类材料的发现人们对超导现象的理解有了更深刻的认识。
三、高温超导研究的未来高温超导材料的研究早已走上了多样化的路线，有人从传统的寻找新的高温超导材料的角度出发，不断地开展材料的模拟探究；也有人从理论的角度入手，理解高温超导现象的本质以及对其他重要性质的影响；更有人致力于发展高温超导材料的技术，使得它在能源等领域得到广泛的应用。
高温超导材料及其应用研究进展
高温超导材料及其应用研究进展一、前言高温超导材料是指在较高温度下出现超导现象的材料，其发现是人类材料科学研究史上的一次重大突破。
高温超导材料具有广泛的应用前景，例如医学、航空航天、电力等领域，因此受到了学术界和工业界的广泛关注。
本文将介绍高温超导材料的基本概念、研究进展和应用前景。
二、高温超导材料的基本概念超导是指在超导材料中电阻消失的现象，即在某些材料中，当温度低于其临界温度时，电流可以在材料内部自由流动而不受到阻碍，同时磁场也会被排斥出材料内部。
高温超导是指在相对较高的温度下出现这种现象，通常是指在液氮温度以下 (77 K) 的材料中出现超导现象。
高温超导材料的发现是在1986年由苏黎世大学的K. Alex Müller和J. Georg Bednorz研究小组发现，他们发现了一种氧化铜化合物（LaBaCuO），在-234℃时表现出了超导现象。
三、高温超导材料的研究进展1. 普通氧化物系超导材料普通氧化物系超导材料主要包括La-Ba-Cu-O系列和Y-Ba-Cu-O系列材料，这些材料对于理解超导机制和超导材料的物理性质具有重要意义。
该领域的研究主要集中在提高材料的超导性能、探讨材料的电子结构和相变机制等方面。
2. 铁基高温超导材料铁基高温超导材料是指在含Fe的带状或层状氧化物中发现了超导现象。
铁基高温超导材料的出现使高温超导领域从传统的氧化物系列材料向铁基材料拓展。
3. 金属基高温超导材料金属基高温超导材料是指采用传统金属加工技术制备的超导材料。
这些材料热稳定性好、制备工艺相对简单、成本较低，因此被广泛应用于实际生产。
四、高温超导材料的应用前景1. 医学高温超导技术可用于制备MRI（磁共振成像）扫描仪中的超导磁体，这些磁体对于诊断疾病和进行治疗都具有重要意义，如MRI诊断肿瘤、脑部疾病、骨折等。
2. 航空航天高温超导技术可用于制备高性能飞行控制系统，例如超导发电机、超导电动机、超导变压器等。
铁基超导现象解析
铁基超导现象解析铁基超导材料是指含有铁元素的超导材料，是超导领域的研究热点之一。
铁基超导材料具有许多独特的物理性质，如高温超导、磁性和结构相互作用等，引起了科学家们的广泛关注。
本文将对铁基超导现象进行解析，探讨其物理机制和应用前景。
一、铁基超导的发现历程铁基超导材料的发现可以追溯到2008年，当时最早被报道的铁基超导体是LaFeAsO1-xFx。
这种材料在26K的温度下表现出超导性质，这一发现引起了科学界的轰动。
此后，科学家们陆续发现了一系列铁基超导材料，如BaFe2As2、FeSe等，这些材料的超导转变温度相对较高，为研究者提供了更多的可能性。
二、铁基超导的物理机制铁基超导的物理机制是一个复杂而有待深入研究的课题。
目前，对铁基超导机制的解释主要有两种理论：磁激子理论和多轨道相互作用理论。
1. 磁激子理论磁激子理论认为，铁基超导体的超导性质与其磁性有关。
在铁基超导体中，铁元素的磁性起着重要作用，通过磁激子的相互作用，可以形成超导电子对。
这种理论解释了铁基超导体中磁性和超导性的关联性，但仍有一些问题有待解决。
2. 多轨道相互作用理论多轨道相互作用理论认为，铁基超导体中的多个轨道之间存在相互作用，这种相互作用可以导致电子之间的吸引力，从而形成超导电子对。
这种理论更好地解释了铁基超导体中的超导性质，但仍需要更多的实验证据来支持。
三、铁基超导的应用前景铁基超导材料具有许多潜在的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 超导电力输送铁基超导材料具有较高的临界温度和临界电流密度，可以用于超导电力输送系统。
超导电力输送系统具有输电效率高、能耗低的优势，可以提高电力输送的效率和稳定性。
2. 磁共振成像铁基超导材料可以用于磁共振成像等医疗设备中，其高临界温度和高磁场性能可以提高成像的分辨率和灵敏度，为医学诊断提供更好的帮助。
3. 量子计算铁基超导材料还可以应用于量子计算领域，其超导性质可以用来构建量子比特和量子逻辑门，为量子计算机的发展提供新的可能性。
高温超导材料优势及其未来发展方向
高温超导材料优势及其未来发展方向引言：高温超导材料是指能在较高的温度下表现出超导现象的材料。
相较于传统的低温超导材料，高温超导材料具有许多优势，如更高的工作温度、更便捷的制冷要求以及更广泛的应用领域。
本文将重点介绍高温超导材料的优势，并探讨其未来发展方向。
第一部分：高温超导材料的优势1. 更高的工作温度：传统的低温超导材料需要极低的温度（通常在摄氏几度以下）才能发挥超导性能。
这限制了它们在实际应用中的使用范围。
而高温超导材料可以在相对较高的温度下（通常在液氮温度以下）实现超导。
例如，铜氧化物（cuprate）高温超导材料可以在液氮温度下实现超导，而铁基超导材料则可以在室温下显示超导性能。
这种较高的工作温度使得高温超导材料更容易实现和使用。
2. 制冷要求更便捷：由于高温超导材料的工作温度较高，相应的制冷要求也更加便捷。
一般来说，液氮是较常用的制冷介质，其温度为液氮点以下77K。
与液氦相比，液氮更加廉价和易于获取。
因此，高温超导材料的制冷要求更加经济可行，并且更容易实现商业化规模的应用。
3. 更广泛的应用领域：高温超导材料在电力、电子、磁共振成像、输运等领域具有广泛的应用潜力。
以电力为例，高温超导材料可以实现极低电阻的输电线路，从而降低能源损耗。
此外，高温超导材料还可以用于制造更高效的电机和发电机。
在磁共振成像方面，高温超导材料可以提高医学成像设备的性能，从而提高医学诊断的准确性。
未来，高温超导材料还有望在飞行器、核能、能源储存等领域发挥更大作用。
第二部分：高温超导材料的未来发展方向1. 材料设计和合成：高温超导材料的发展离不开材料的设计和合成。
目前，已经发现的高温超导材料大多是复杂的化合物，既提高了材料的转变温度，也增加了制备和加工的难度。
因此，未来的研究应聚焦于更好地理解高温超导材料的物理性质，并发展出更简单、更可控的合成方法。
2. 提高转变温度：高温超导材料的一个重要目标就是进一步提高其转变温度。
高温超导材料的研究报告进展及前景展望论文正稿
民族师学院2013届本科毕业生学位论文高温超导材料的研究进展及前景展望姓 名：马 关 爱教学系：物 理 系专 业：物 理 学导师： 星中国﹒﹒2013年5月目录摘要VABSTRACTVII第一章绪论81.1超导体的发现81.2高温超导体的概述12第二章高温超导材料研究的容142.1高温超导材料的研究背景142.2高温超导材料的特性162.3高温超导材料的研究目标172.4高温超导材料的研究状况192.4.1高温超导的物理进展202.4.2对BCS理论的修正[7]212.4.3RVB理论[7]222.4.4Luttinger液体理论[7]222.4.5铁磁自旋理论[7-10-11]232.4.6掺杂型高温超导体的研究进展232.4.7高温超导材料其他方面的进展242.5影响高温超导研究的因素262.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素262.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素262.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响262.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应262.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应26第三章高温超导材料的制备工艺273.1高温超导材料的研究方法273.1.1磁控溅射（MS）法273.1.2脉冲激光沉积法283.1.3金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）293.1.4分子束外延法（MBE）303.1.5离子束辅助沉积(IBAD)313.1.6丝网印刷技术313.1.7等离子喷镀法313.1.8冲击波法313.1.9锻压法323.1.10熔融织构生长法（MTG）323.1.11化学气相沉积法323.2一些高温超导材料的制备技术323.2.1稀土REBCO块材的制备323.2.2YBCO块材的制备333.2.3Bi2223块材的制备[29]333.2.4MgB2块材的制备[29]33第四章高温超导材料的应用前景344.1高温超导材料的用途344.1.1膜材（薄膜、厚膜）344.1.2块材354.1.3线材、带材354.2高温超导材料的的应用前景374.2.1高温超导电缆的应用前景384.2.2高温超导大电流引线的应用前景384.2.3高温超导故障电流限制器（FCL）的应用前景394.2.4高温超导变压器的应用前景394.2.5高温超导风力发电机的应用前景394.2.6高温超导磁悬浮列车的应用前景404.2.7高温超导技术在地质学上的应用前景404.2.8高温超导在临床医学上的应用41第五章结论42致43参考文献45诚信承诺书48关于学位论文使用授权的声明48摘要近年来，在全世界掀起了一股“高温超导热”，各国科学家都竞相投入到了这一领域的开发研究中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2008年 第53卷 第19期: 2265 ~ 2273 《中国科学》杂志社
SCIENCE IN CHINA PRESS 评 述
铁基高温超导体的研究进展及展望 方磊, 闻海虎* 中国科学院物理研究所超导国家重点实验室, 北京 100190 * 联系人, E-mail: hhwen@aphy.iphy.ac.cn
2008-07-21收稿, 2008-09-03接受
摘要 自从2008年2月末F掺杂的LaFeAsO被报道有26 K的超导电性后, 基于此体系材料的超导转变温度在短短几个月中被迅速地提高到55 K, 很多新超导体被发现, 同时人们对具有更高临界转变温度的新超导材料充满希望. 本文简要地回顾了这种体系中材料的探索、制备以及设计, 另外在理论和实验上对其超导机理的认识也给予了介绍和总结. 最后基于目前的实验数据, 对铁基超导体和铜氧化物高温超导体的重要物理参数进行了比较, 同时展望了这种新超导体的应用前景.
关键词 铁基超导体 超导转变温度 ZrCuSiAs结构配对对称性
超导是一种宏观量子现象, 费米面上动量相反的电子配成对, 同时建立长程的位相相干进而发生凝聚, 其结果是超导体在临界温度下电阻的消失(零电阻)和对磁力线的排斥(完全抗磁性). 在正常金属中, 电子在一个充满各种振动的背景中运动, 最普通的是晶格的振动. 晶格的振动模可以被一种称为“声子”的元激发进行描述. 电子和声子碰撞后损失了动能进而导致能量的损耗. 这也就是正常金属在有限温度下电阻的来源. 然而在零温极限下所有的振动模式都停止了(不计量子涨落), 所以一个干净的系统中能量的损耗和电阻率都是为零的. 对于一个超导体而言, 费米面上的电子两两吸引形成束缚对, 这种束缚的电子对被称为库珀对. 库珀对服从玻色统计, 在临界温度(Tc)下发生凝聚. 这种凝聚态具有很长的
相干长度, 因而对晶格振动导致的局域散射不敏感, 所以输运上并不损耗能量, 电阻率可以在较高温度(Tc以下)保持为零. 与此同时, Ⅱ类超导体具有在很
高的磁场下承载巨大电流密度的优越性能, 人们因此对高临界温度的新超导体充满了期望. 人类寻找新超导体的历史已经持续将近100年, 在最初的几十年中, 新超导体的探索主要集中在单元素材料和多元素合金上. 然而这些材料的超导转变温度不超过23 K(Nb3Ge)[1]. 一个重大的突破发生
在1986年底, 在IBM Zurich工作的Bednorz和
Muller[2]发现铜氧化物LaBaCuO的超导转变温度高于
30 K. 自此寻找更高Tc的超导体的浪潮席卷全世界,
在短短的几年中, 铜氧化物超导转变温度被提升到134 K(常压)和164 K(高压). 然而铜氧化物超导体的相干长度非常短, 各向异性度很高, 又因为是陶瓷, 所以材质很脆, 这些不利因素都妨碍了它在工业上大规模的应用. 所以, 超导界的科学家们一直希望发现另外一种非铜氧基的高温超导体, 并且这种超导体具备更优异的性质. 转机发生在2008年的2月末, 日本东京工业学院Hosono教授的研究小组发现在母体材料LaFeAsO中掺杂F元素可以实现26 K的超导电性[3]. 此类母体
材料的研究历史可以追溯到1974年美国杜邦公司Johnson等人[4]在寻找新的功能材料中的工作. 随后,
一个德国的研究组合成了系列的具有同样ZrCuSiAs结构的新材料[5]. 这些新材料被取名为四元磷氧化物
LnOMPn(Ln=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy; M=Mn, Fe, Co, Ni; Pn=P, As). 图1是LaFeAsO的基本
结构. 这个体系空间群为P4/nmm, 具有四方的层状结构, 在c方向上以—(LnO)
2-(MP)2-(LnO)2—
形式交替
堆砌, 一个单胞中有两个分子LnOMP. 对于母体材料而言, 层和层之间电荷是平衡的, 例如, (LnO)+1和(MP)−1的电荷是平衡的. 由于四元磷氧化物LnOMPn
中的一些材料在低温下是超导体, 因此
www.scichina.com csb.scichina.com 2265 2008年10月 第53卷 第19期 这个体系构建了铜氧化物外的另一个层状超导体家族[6,7]. 在Hosono小组发现LaFeAsO1−xFx(x=0.05~ 0.12)
具有26 K的转变温度后[3], 新的一轮寻找高温超导材
料的浪潮再次到来.
图1 LaFeAsO的原子结构图 LaFeAsO属于ZrCuSiAs结构, 在c方向—(LaO)2-(FeAS)2-(LaO)2- (FeAs)2—相互交叠进而构成一个典型的层状化合物. 铁离子排布
成一个四方结构, 近邻的铁离子距离2.853 Å, 对角的铁离子距离3.97 Å
1 追寻更高Tc
在Hosono小组的工作发表后的很短时间, 中国科学院物理研究所的王楠林小组、闻海虎小组和美国橡树岭国家实验室的Mandrus小组, 分别独立地制备出超导温度26 K的LaFeAsO1−xFx并作了系统的输运测量[8~10]. 数据揭示LaFeAsO1−xFx的载流子为电子型而且载流子密度很低, 这些性质和铜氧化物高温超导体都很类似. 随即不同小组追寻更高超导转变温度的竞争拉开序幕. 大部分的研究进展都以非正式发表的形式及时刊登在美国Los Alamos国家实验室的免费电子资源平台上(http://arxiv.org/list/cond-mat. supr-con/). Takahashi等人[11]利用高压技术(3 GPa)把
LaFeAsO0.89F0.11的转变温度从26 K提高到43 K. 2008
年3月20日闻海虎小组报道了利用二价的Sr代替部分三价的La(空穴掺杂), La1−xSrxFeAsO可以实现25 K
的超导转变, 从而否定了Hosono小组关于空穴掺杂在铁基母体中不能实现超导的结论[12]. 几天后, 中国
科学技术大学陈仙辉小组报道了SmFeAs- O0.85F0.15
中实现43 K的超导电性[13]. 几乎同一时间中国科学
院物理研究所的王楠林小组[14]发现41 K超导体CeFeAsO1−xFx, 赵忠贤小组[15]报道了接近或超过50
K的超导体NdFeAsO0.85F0.15和PrFeAsO0.85F0.15. 在追
逐更高Tc的激烈竞争中, 人们发现高压技术合成样品
是效率较高的, 例如, 低于2 h的样品烧结时间以及高压导致F的有效掺杂. 高压技术的应用可以很容易实现高的超导转变温度, 稀土金属Ce, Pr, Nd, Sm, Eu和Gd的铁基超导体基本都可以达到50~55 K[16]. 另
外, 赵忠贤和任治安等人认识到由于名义上的化学计量比的F含量在烧结过程中可能丢失, 铁基超导体中氧缺位实际上是存在的. 因此, 任治安等人利用高压技术直接合成了无氟缺氧的LnFeAsO1−x, 发现超
导转变温度达到了55 K, 从而证实了他们的氧位缺失导致超导的观点[17]. 但必须说明的是, 常压合成的无
氟缺氧LnFeAsO1−x并不超导, 即使样品很纯净, 也没有任何超导迹象出现[18]. 一种可能性是此类缺氧的
相是一个亚稳相, 在常压下合成出来的实际上是不缺氧的相. 此外, 曹光汉和许祝安小组还发现利用Th替换Gd的方法在Gd1−xThxFeAsO中观察到56 K的超
导电性[19]. 同时他们在Tb1−xThxFeAsO中也观察到超
过50 K的超导电性[20]. 最近利用高压技术, 重稀土
Tb和Dy的铁基超导体也实现了40 K的高温超导电性[21]. 在图2中, 我们给出了超导转变温度和发现时间
的关系曲线, 可以很清楚地发现超导转变温度随时间上升得非常快, 同时铁基超导体的临界温度能否超过液氮温度77 K, 也给人们很大的想象空间. 在探寻具有更高转变温度的超导体的时候, 有几种可能的途径. 第一个也是最直接的办法就是合成一个单胞中有多个FeAs层. 这个想法来自铜氧化物超导体, 因为两个体系的上临界场都特别高, 从而配对势很强, 但超流密度却很低[8~10]. 所以按照提高铜氧化
物超导温度的思路, 只要超导转变由相位涨落控制而不受配对强度影响的话, 多层可以产生更高的超流密度. 然而必须指出的是, 铁基超导体的位相涨落并不是特别的强, 至少最优掺杂的样品是这样. 能斯特效应的测量确实发现在超导转变温度以上能斯特效应很弱, 而且扩展的温区只有10 K以内, 确实说明此类材料中的相位涨落很弱[22]. 闻海虎小组[23,24]最近率先
测量了NdFeAsO0.82F0.18单晶的上临界磁场和超导态电阻随磁场的各向异性, 发现各向异性度Г = (mc/mab)
1/2
小于5或者6. 但对低掺杂的样品的各向异性度和配对能隙的研究至今没有报道, 如果没有比最佳掺杂提高很多, 反而像BCS型超导体要求[25]的那样2Δ
sc/kBTc
≈4, 那么利用多层来提高超导转变温度的可能性就大
大受到限制. 但不管怎样, 一种新的结
2266