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超导电性因其诱人的应用前景,自发现以来就备受关注。然而已有的超导体超导临界温度都较低,限制了超导材料在人类社会中的应用。无数科学家为寻求更高超导临界温度的超导体付出了辛勤的汗水和无限的热情。铜氧化物高温超导体的发现为人类探索高温超导体点亮了一盏明灯。铜氧化物虽然具有最高164K的超导转变温度,但是其高温超导机理仍然不是很清晰,且铜氧化物加工困难,限制了大规模应用。铁基高温超导体的发现是超导领域的又一重大突破。人们期望通过研究铁基超导体和铜氧化物超导体之间的共性,最终解决高温超导的机理问题,从而为寻找更高超导临界温度的超导体提供指导。FeSe类超导体被认为是研究高温超导机理的重要体系,但是现有的FeSe类超导体因为相分离、空气中不稳定等原因阻碍了深入的物理研究。因此,寻找新的FeSe类超导体具有非常重要的意义。 在本论文中,我们首次利用水热反应法合成了一种新的超导体(Li0.8Fe0.2)OHFeSe,具有40K以上的超导转变温度。通过结合X射线衍射、中子衍射和核磁共振的结构表征手段及详细的成分分析结果确定了该超导体的结构。核磁共振、磁化率和比热的实验数据表明(Li0.8Fe0.2)OHFeSe在低温具有与超导电性共存的倾斜的反铁磁序。通过在新超导体的Se位掺S得到了(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx系列样品,并系统的研究了掺S对超导电性、晶体结构和反铁磁转变的影响,得到了(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx的相图。此外,我们还仔细的分析了超导与FeSe1-xSx层的结构的关系。 本论文共分为以下三章: 1.铁基高温超导体研究综述 本章首先简单回顾了超导材料的发展历史;接着详细的介绍了铁基超导体不同体系的结构特征及其输运性质,讨论了铁基超导体中超导电性与结构的关系;然后介绍了铁基超导体不同结构体系的典型相图特征;最后简单介绍了铁基超导体的主要合成方法。 2.(Li0.8Fe0.2)OHFeSe新超导体的合成及其超导电性研究 本章介绍我们利用水热反应法成功合成的一类新的铁基超导材料,并结合X射线衍射、中子衍射、核磁共振的实验手段和成分分析的实验结果,确定了该新超导体为(Li0.8Fe0.2)OHFeSe,由(Li0.8Fe0.2)OH层和FeSe沿c方向交替堆垛成二维层状结构。电阻和磁化率的测量表明了该超导体具有40K以上的超导转变温度,同时通过加压测量磁化率表明该超导体具有负的压力效应。核磁共振和1T下的磁化率数据表明(Li0.8Fe0.2)OHFeSe在~8K温度下存在磁有序态,最终通过测不同磁场下的比热确定该磁有序为倾斜的反铁磁序,且反铁磁序与超导电性共存。 3.(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx超导及其相图的研究 本章介绍我们成功合成了S掺杂的(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx系列样品,发现S的掺杂使体系a轴和c轴的晶胞参数单调减小。磁化率测量表明随着S掺杂量的增加(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx的超导转变温度逐渐被压制,至x=0.9时,超导电性消失。但是体系的反铁磁转变的温度却与S的掺杂量无关,这表明反铁磁序来自于(Li0.8Fe0.2)OH层。根据磁化率和比热的数据我们作出了(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx的相图。此外,通过分析(Li0.8Fe0.2)OHFeSe1-xSx中超导与FeSe1-xSx层结构的关系,我们发现FeSe类超导体与FeAs类超导体具有不一样的规律。