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在2008年2月份发现了铁基超导之后,我们尝试利用固相反应法制备了一些铁基超导的样品,并测量了电输运性质,接着利用高温超导的磁通动力学理论研究铁基超导的磁通动力学问题。本文介绍了铁基超导的研究状况,研究了高温超导体混合态的相变和标度行为,寻找铁基超导和铜氧化物超导之间磁通运动性质的异同。利用连续相变的标度定律,力图解释超导涡旋相变的普适性质。
文章首先介绍了超导的发展历程,着重介绍了刚发现的铁基超导体。铁基超导体有着很多和铜氧化物类似的性质,也有一些不同,仅磁性离子和超导共存这一项就极大的丰富了人们对超导体的认识,引起了人们极大的探索热情。
理论上我们系统分析了描述第二类超导体的磁通动力学理论,总结推导了一些理论模型获得有效钉扎势的方法,不同的理论在不同的温区与高温超导体的电阻曲线较好吻合。高温超导体由于其自身的一些特点,磁通动力学也表现出了非常丰富的研究内容,比如涡旋玻璃态,集体钉扎和蠕动等等。在临界点附近,以磁通动力学建立的平均场分析方法难以完整地描述这些纷繁复杂的现象,我们同时采用标度方法来研究高温超导体磁通动力学行为,该方法可以将不同的曲线标度到同一条曲线上,说明这些不同的曲线遵循的是同一物理机制的。
接下来为了研究铁基超导和铜氧化物超导可能不同的磁通运动性质,我回顾了铁基超导的配对以及导电机理和磁性及载流子有关的性质,比较了高温铜氧化物和铁基超导微观磁性质上的不同,并且指出了铁砷层中的磁性离子对磁通运动可能造成的影响。在实验上我们尝试用固相烧结法在真空石英管中制备了铁基超导多晶样品,着重研究了铁基超导体和YBCO超导体磁场下电阻转变的标度行为。确定了如玻璃温度,描述钉扎力的一些临界指数。发现虽然两种超导体的磁通行为在低温段有明显不同,但一些决定钉扎作用形式的参数,却定性上随外场有相同的变化趋势,说明缺陷分布导致的钉扎在不同的样品中遵循类似的统计规律。而从大范围看,随外磁场明显变化不一样的磁电阻又说明了铁基超导本征性质和铜氧化物超导是不一样的。
最后对高温超导材料的强电应用作了一些展望。