插层与Te元素掺杂对FeSe超导体系磁通钉扎机制的影响研究

The exploration of superconductors with excellent magnetic properties and practical application potential has always been the focus of superconducting research. In previous research, a comprehensive study of the physical properties and vortex dynamics was performed on single crystal FeTexSe1-x and its derivative A0.8Fe2-ySe2（A=K, Cs, Rb, or Tl）superconducting series. The intercalation not only improved the upper critical magnetic field for one order, but also largely enhanced the critical current density. On this basis, we propose a further research on the following perspectives: firstly, we perform intercalation of various elements and ratios and Se doping with different levels, which directly modulate the anisotropic extent of the material, and examine their respective influence on the basic physical property and vortex motion mechanism; secondly, we will verify the applicability of the various theoretical models for different members of this superconducting system, and understand the specific configuration and motion of the vortex or vortices under magnetic fields with varying intensity and orientation; finally, after quantitive analysis of the influences caused by the above factors on flux pinning mechanism, we will present a comprehensive phase diagram of the FeTexSe1-x superconducting series. We expect that our work would provide well-founded experimental and theoretical basis for the acquirement of practical superconducting materials with excellent sustainability under high magnetic fields.

如何开发出具有优秀磁学性质的实用超导体以服务于实际生产生活一直是超导研究领域的焦点问题。在前期研究工作中，我们开展了对FeTexSe1-x以及其"122"结构衍生超导体A0.8Fe2-ySe2（A为K, Cs, Rb, Tl等元素）的基本物性与磁通动力学研究。结果表明，插层不仅使体系的上临界磁场提高了整整一个量级，还大幅提升了临界电流密度。本项目将在此基础上，进一步探索不同元素、比例的插层以及不同程度的对各向异性程度起关键作用的Te元素掺杂对材料基本物性、涡旋运动机制的影响；利用输运性质、电流-电压特征曲线等实验数据对多种磁通动力学理论与模型进行验证与模拟，以了解这一超导体系中涡旋在不同磁场条件下存在的类型与运动规律，定量分析上述插层与掺杂措施对磁通钉扎机制的影响并绘出详细相图。以期为获得高临界电流密度和高上临界磁场的铁硒系列超导体提供相关实验和理论依据。

高温超导体从被发现初始，就得到了科学界的广泛关注。如何利用其独特的磁学性质提高人们的生产生活水准一直是研究的焦点。近年来被发现的一批层状铁基超导材料中，以FeSe层为超导层的超导体系列受到了尤其密集的关注。一方面，插层之后获得的A0.8Fe2-ySe2（A 为 K, Cs, Rb, Tl 等元素）系列超导材料在平行于ab面的方向上表现出了对强磁场很好的耐受性，其上临界磁场（Hc2）可以达到120T以上。另一方面，其简单的层状结构使得掺杂、插层以及层表面的物理化学修饰等变得异常便捷，c方向的阴离子高度（Anion Height）也在很大的范围内可调节，人们可以在此基础上尝试设计合成新结构甚至新类型的超导体系。.本项目的研究重点在于测量与分析FeSe系列超导体的磁通动力学行为，对于主流的描述模型进行验证，并分析不同模型对于该特定材料适用或出现偏差的原因。最后基于此，为从更高的层面总结其磁通动力学机制提供可信的实验与理论依据。除此之外，我们也测试分析了不同层状超导体电学性质与磁学性质上的各向异性，以及阴离子高度对于其超导特性的调控规律。.通过课题组成员的努力，我们完成了预定的研究目标。对于在FeSe母体掺杂和插层的情况，分别进行了第一手数据的测量分析，并给出了磁通动力学相图。相关数据体现在了SCI收录的论文当中，其科学性与科学意义得到了国际上的认可。其中以项目负责人为第一作者的学术论文包括二区一篇，三区一篇和四区两篇。.我们通过对于高质量单晶样品的I-V特征曲线标度，得出了一系列重要的结果与结论。其中我们特别分析验证了涡旋玻璃模型（Vortex-glass Model）对于铁基超导体的适用范围以及原因，对其针对部分超导体的适用性进行了有力的验证。而对于其某些标度结果偏离实验数据的情形，我们则利用反跳模型（Reverse Hopping Model）很好地进行了拟合，并给出了涡旋玻璃模型不适用的原因。