图 1 LaFeAsO (1111)体系
该体系拥有ZrCuSiAs的四方晶系结构,由结构图可以看出,La0FeAs材料是由氧化镧层和和砷化铁层交叠而成的。
(2) BaFe2As2(122)体系
在“1111”体系之后,122体系被发现,2008年,研究人员发现了空穴掺杂的铁基超导体
Ba1-xKxFe2As2,超导转变温度为38K。该体系拥有ThCr2Si2型的四方晶系结构,主要包括BaFe2As2、Sr Fe2As2、Cs Fe2As2、Ca Fe2As2等,或者将Fe的位置替换其他过渡金属,如Co,Ni,Rh,Pt等。
图 2 BaFe2As2(122)体系
从图中可以看出,BaFe2As2晶体与LaOFeAs晶体的结构是类似的,它也是由层状结构层叠而成的,Fe2As2层被Ba2+离子隔开,即在一个单胞中有两个FeAs面以Ba2+为中心对称存在。
(3) LiFeAs/NaFeAs (111)体系
“111”体系的母体具有超导电性,Tc大概在15K左右,在45K左右时出现反铁磁转变现象。
图 3 LiFeAs(111)体系来自优Y尔L论W文Q网wWw.YouERw.com 加QQ7520~18766
由图看出,“111”体系也具有二维层状结构,其电子特性也主要取决于二维的FeAs2层, 虽与“1111”体系和“122”体系一样都属于铁砷超导体系,但它却拥有更为简单的结构。
(4) FeTe1-xSex(11)体系
“11”体系是研究人员发现的第四类铁基超导体系,也是四类体系中结构最简单的一类体系。四方结构的FeTe具有反铁磁性,其自旋方向与其他“1111”和“122”体系的自旋方向相差45°。在该体系中,最高超导转变温度大致发生在FeTe0。6Se0。4,温度大致为15~20K。
图 4 FeTe(Se)11体系
可以看出,这种四方晶系是由FeSe4四面体层叠而成的,它拥有与“1111”体系相类似的层状结构,不过它的结构更为简单,所以制作起来就更为容易,而且由于它不含高毒性的砷元素,所以它的毒性相对较低。
(5) KxFe2-ySey体系
2010年底,研究人员发现KxFe2-ySey体系中具有32K的超导电性,并指出Fe缺位的可能性。至今尚没有确切的实验证据说明超导相没有铁的缺位,因此,对于这种新型的超导材料还需要进一步的实验。
(三)FeS族超导材料(“11”体系)的性质
“11”体系作为其中结构更为简单、毒性更小的体系,引起了超导物理学界的广泛关注。铁基超导体包括铁砷族超导体和铁硫族超导体两大类。与铁砷族相比,铁硫族超导体结构更为简单,这对研究铁基材料的本征性质更为有利,而且铁硫族超导体也有很多不同于铁砷族的独特性质。
(1)结构
从图4的结构中可以看出,铁硒系统是四方结构的,每一层的铁原子共面,每个铁原子附近有四个硒原子,铁原子与硒原子形成空间四面体结构。Te元素与Se同主族,FeTe与FeSe同是四方结构,所以两者具有类似的化学性质。FeTe块材样品不超导,随温度降低在60-75K发生结构相变,同时伴随着反铁磁相变。
(2)磁性
与FeSe超导体形成共线反铁磁序不同的是实验中发现Fe1+xTe(x<0。12)材料具有双共线反铁磁序,当x>0。12时,体系表现出了非公度的反铁磁序。Fe1+xSe材料没有表现出磁性,在90K左右会发生四方结构到正交结构相变。在压强为7Gpa左右时,Fe1+xSe材料的电阻对温度有依赖关系,达到最大超导转变温度37K时,Fe1+xTe没有超导电性,通过将Te替换成Se可以使Fe1。02SexTe1-x(0<x<0。5)中双共线反铁磁序消失,产生具有(π,π)磁共振信号的超导态。论文网