122相铁基超导体的磁通动力学行为研究

In this project, we will study the magnetic flux dynamics of the so-called 122-phase iron-based superconductors (including the AxFe2-ySe2-based superconductors and the BaFe2As2-based superconductors) using the high-magnetic field experimental facilities provided by High Magnetic Field Laboratory of Chinese Academy of Sciences.. Using the high magnetic field transport property measurement system (16 Tesla Physical Property Measurements System and 35 Tesla water-cooled system), the R-T curves, R-H curves, and I-V curves under different external magnetic field and temperature will be measured on the 122-phase iron-based superconductors. We will explore the flux creep behavior and the flux flow behavior at different magnetic field and current of the above-mentioned two systems where there either exist iron-site vacancy or has no iron-site vacancy. The purpose of this work is to reveal the influence of iron-site vacancy on the flux dynamics behavior as well as the influence of vortex pinning on the superconductivity. We will try to provide some direct experimental evidence and physical model which will be helpful in understanding the relationship between magnetism and superconductivity. And we will provide the critical application exponents of the iron-based superconductors in future industrial developments.

本课题将利用中科院强磁场科学中心提供的强磁场实验装置对122相铁基超导体（包括基于AxFe2-ySe2和基于BaFe2As2的超导体）的磁通动力学行为进行研究。. 利用强磁场下的输运性质测试系统（16特斯拉物理性质测试系统和35特斯拉水冷系统），对122相铁基超导体在不同外加磁场和温度下的R-T曲线，R-H曲线和I-V曲线进行测量，探索这两个体系在存在铁位缺陷和不存在铁位缺陷的情况下，在不同磁场和电流下的磁通蠕动行为和磁通流动行为。目的在于揭示这两类超导体中铁位缺陷对磁通钉扎行为的影响和关联，以及磁通钉扎对超导电性的影响，为更深入地理解磁性与超导电性的关系提供直观的实验证据和物理图象，并为铁基超导体在未来产业发展中的应用前景提供临界指标。

关于磁性和超导电性的关系是超导研究中的一个重要方面。本项目对一些有代表性的非常规超导材料在磁场下的各种物理性质和超导电性的关系进行了研究。.在本项目的支持下，我们获得了如下研究结果：（1）我们通过在Bi2Se3拓扑绝缘体的基础上插入碱土金属Sr，在国际上率先获得了超导抗磁比高达91.5%的SrxBi2Se3超导体，利用强磁场下的量子振荡效应实验，我们给出了该体系存在拓扑保护的表面态的实验证据，我们还对该体系的上临界磁场进行了分析，讨论了该体系可能的配对对称性；（2）我们在国际上率先生长了一系列具有优良柔韧性的Nb2PdxS5超导纤维，通过强磁场下的输运行为测试，我们发现该体系的上临界磁场很高，具有良好的实际应用前景；（3）我们选取了多种不同的元素对KFe2Se2体系和BaFe2As2体系的铁位和硒位进行了替代效应的研究，我们发现在KFe2Se2体系和BaFe2As2体系中，传统的超导库伯对拆对理论不能解释这个体系中超导电性的演变过程，并给出了合理的解释；（4）我们还对基于BiS2的超导体的晶格结构和超导电性的关系进行了研究，并发现了两个新的基于BiS2的超导体。.在本项目支持下共发表SCI论文16篇（全部是项目负责人作为通信作者的文章）。包括J. Am. Chem. Soc. 2篇，Phys. Rev. D 1篇等。.通过本项目研究获得的科学意义如下：（１）目前国际上还没有一个公认的拓扑超导材料，我们发现的SrxBi2Se3超导体具有拓扑保护的表面态，是研究拓扑超导电性的一个理想材料，该发现目前已经引起了国际上的广泛关注；（2）制约超导材料的应用的一个重要瓶颈是材料的易碎性，我们发现的具有优良柔韧性的Nb2PdxS5超导纤维，在材料的柔韧性方面具有很大的优势；（3）122相铁基超导体对磁性和非磁性离子的反应不遵从传统的磁拆对机制，我们认为在这些体系中由于掺杂导致的铁磁相互作用对超导电性有重要影响，这方面的工作可为更好的建立超导理论提供实验证据。