KFe2Se2与BaFe2As2体系的磁性和局域晶格结构研究

本课题将集中对KxFe2-ySe2和BaFe2As2两类铁基超导体的磁性和局域晶格结构进行研究，探索这两个因素的的相互影响及它们与超导电性的关联。.利用电子顺磁共振，磁化率和外加强磁场下的输运性质测量，探测这两个系列的样品的微观和宏观磁性质，寻找在宏观和微观尺度上磁性与超导电性的共存或竞争的证据，并探索超导配对机制。 同时利用变温x射线衍射和x射线吸收精细结构分析在KxFe2-ySe2体系中K的站位情况和Fe位缺陷对该体系的晶格结构变化以及对Fe-Se键的键长和键角的影响，并与BaFe2As2体系对比。目的在于揭示这类体系中结构和磁性之间的相互影响和关联，以及它们与超导电性的相互关系，为更全面的理解超导配对机制提供直接的实验证据和物理图像。

关于磁性和晶格结构与超导电性的关系一直是超导研究中的一个重要内容。本项目利用合肥物质科学研究院强磁场科学中心的稳态强磁场条件和结构表征手段对一些有代表性的非常规超导材料进行磁性和晶格结构方面的研究。.我们主要开展了以下几个方面的研究内容：（1）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，着重研究了不同磁性离子的引入对体系的磁性质的影响，以及超导电性的演变过程，与此同时，我们还研究了不同尺寸的离子对体系的晶格结构的变化和超导电性的影响；（2）对基于BiSe2的超导体的晶格结构和超导电性的关系进行了研究；（3）除此之外，我们还对一些非常规超导材料的上临界磁场和可能的拓扑超导体进行了研究。.我们在本项目的支持下获得如下重要结果：（1）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；（2）我们对基于BiSe2的超导体系进行了一些研究，发现了2个基于BiSe2的超导体：Bi6O8S5和BiO1-xFxBiS2，通过对这些体系的晶格结构进行仔细分析，我们发现这些体系都是在Bi2OS2基本结构单元的基础上通过插层获得的；（3）我们在国际上率先通过在Bi2Se3拓扑绝缘体的基础上插入碱土金属Sr，获得了高质量的超导体，并通过强磁场下的量子振荡效应实验给出了该体系存在拓扑表面态的证据；（４）我们成功生长了一系列具有优良柔韧性的Nb2PdxS5超导纤维，具有良好的实际应用前景。.在本项目支持下共发表SCI论文１８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篇等。.通过本项目研究获得的科学意义如下：（１）对KFe2Se2体系和BaFe2As2体系的磁性变化和晶格结构变化对超导电性的研究，发现在该体系中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数据；（２）关于拓扑超导电性的研究是当前凝聚态物理研究的一个热点和难点，我们率先发现了SrxBi2Se3超导体，并给出了其存在拓扑表面态的证据，对解决拓扑超导电性提供了一个好的平台。（３）对于基于BiSe2超导体的基本结构单元的研究，有助于发现更多的基于BiSe2的超导体