超导发展遇瓶颈?老“铁”快来帮帮忙!( 二 )


中国科学家的努力 , 让铁基超导跻身成为第二大高温超导家族 , 在铁基超导的洪流中做出了不可磨灭的贡献 。 目前已经发现的铁基超导体家族 , 从晶体结构上可以分为:
(1)11体系 , 即FeSe(Te) , 是晶体结构最简单的铁基超导体 。 值得一提的是 , 利用分子束外延生长的FeSe/SrTiO3薄膜 , 超导转变温度超过65K , 受到了广泛的关注 。
(2)111体系 , 即AFeAs(A为Li、Na等) , LiFeAs的超导转变温度可以达到18K 。
(3)122体系 , 即AeFe2As2(Ae为碱土金属元素 , 如Ba、Sr、Ca等) 。 由于高质量、大尺寸、不同掺杂浓度的122 体系超导单晶比较容易获得 , 因此122 体系是目前实验(ARPES、STM、Neutron Scattering)研究最多的铁基超导体之一 。
(4)1111体系 , 即LnOFeAs(Ln为稀土元素 , 如La、Ce、Pr、Nd、Sm等) 。 赵忠贤院士领导的研究小组在利用高压合成技术合成Sm[O1-xFx]FeAs中获得了55K的超导转变温度 , 目前保持着铁基超导体块材的最高记录 。
(5)其它体系 , 如基于11 体系插层形成的AxFe2?ySe2(A=K、Rb、Cs、Ti等) , Aen+1MnOyFe2As2 , Aen+2MnOyFe2As2[Ae=Ca、Sr、Ba , M=Sc、V、(Ti, Al)、(Ti, Mg)、(Sc, Mg)]等 。
【超导发展遇瓶颈?老“铁”快来帮帮忙!】
铁基超导体的晶体结构(图片来源:Chen,X.H. et al., Nature2008;453:761–2.)
铁基超导体打破了铁元素不利于超导的传统认识 , 推动了多轨道关联电子系统的研究和发展 。 与铜氧化物一样 , 铁基高温超导体研究蕴含着丰富的物理内涵 。 此外 , 铁基超导体具有非常高的超导临界磁场 , 制作工艺比较简单 , 有希望用于制备新一代超强超导磁体 , 有着很好的应用前景 。
作为继铜氧化物高温超导体之后的第二大高温超导家族 , 铁基超导体的发现开辟了另外一条研究高温超导机理的道路 , 人们普遍相信距离建立高温超导微观理论已不远 。 超导研究继续充满着惊奇、机遇和挑战 。 期待在不远的将来 , 室温超导的梦想可以成为现实 。
参考文献
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