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          科學研究
           
    
   
   
          
   
           
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          關(guān)聯(lián)電子材料課題組在鐵基超導性能改善方面取得新發(fā)現(xiàn)
           
     
          時間：2021年04月02日 10:00　　閱讀： 次
           
     
           
         
          

          CaKFe4As4是一種新型的鐵基超導體，其具有高的上臨界場和不可逆場、小的各向異性，并且其臨界電流密度比其它已知鐵基超導體高出1-2數(shù)量級，在強電磁領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。研究表明，在CaKFe4As4中可自發(fā)形成CaFe2As2 和(或)KFe2As2 插層的自摻雜結(jié)構(gòu)，這種自插層結(jié)構(gòu)的存在使得CaKFe4As4表現(xiàn)出復雜的磁通動力學現(xiàn)象。
          

          

          圖1. 利用球差電鏡技術(shù)，在CaKFe4As4單晶樣品中觀察到存在長度約11-25nm、厚度約1.42nm的KFe2As2插層。
          

          最近，碩士研究生赫田、韓倩倩以及本科生謝潤涵、王寶柱同學，在王春雷博士的指導下，利用膠帶粘結(jié)法從一大塊CaKFe4As4單晶樣品中獲得了不同厚度的單晶樣品，并首次系統(tǒng)研究了樣品厚度d對其磁通釘扎行為的影響，發(fā)現(xiàn)隨著d的減小，其臨界電流密度Jc單調(diào)增加。例如當d從88.0 μm減小到2.0 μm時，在同等條件下，在H // c 和H // ab方向的Jc分別增加數(shù)倍和數(shù)十倍。同時，研究發(fā)現(xiàn)該樣品的魚尾效應隨著d的減小而逐漸衰退，直至消失。這些實驗結(jié)果深刻表明，CaKFe4As4超導體的高Jc和魚尾效應可能與超導相與插層相之間的層間耦合強度有關(guān)，具體的物理機制目前仍然需要進一步的研究。該工作近期以“Novel sample-thickness-dependent flux pinning behaviors of KFe2As2 intercalations in CaKFe4As4 single crystals”為題發(fā)表在國際應用超導權(quán)威期刊《Superconductor Science and Technology》上(Chunlei Wang, et al. Supercond. Sci. Technol., 2021, 34, 055001)。這是國際上首次在鐵基超導單晶樣品中觀察到與晶體厚度密切相關(guān)的磁通動力學現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)的意義在于其為制備高性能的CaKFe4As4超導線帶材指明了新途徑，具有重要的應用價值。
          

          

          圖2. 在不同的溫度和磁場條件下，樣品的臨界電流密度隨著沿晶體c軸厚度的
          

          減小而快速增加。這是國際上首次在鐵基超導單晶樣品中觀察到與樣品厚度密
          

          切相關(guān)的磁通動力學現(xiàn)象，具有重要的理論和應用價值。
          

                           
          

          據(jù)悉，該課題組近期圍繞CaKFe4As4超導體開展了深入系統(tǒng)的研究工作，改進了CaKFe4As4單晶制備技術(shù)，利用一步法成功制備了高質(zhì)量的單晶樣品，并在此基礎上利用多種方法深入分析了其磁通釘扎勢、磁通相圖、磁通釘扎機制等問題，并有多篇論文發(fā)表。
          

          上述工作得到了河南省自然科學基金、信陽師范學院南湖學者獎勵計劃和信陽師范學院研究生創(chuàng)新基金的支持，同時得到了中國科學院電工研究所馬衍偉研究員的指導和幫助。
          


          1. Chunlei Wang,Tian He, Qianqian Han, Chunfeng Fan, Qingbin Tang, Dong Chen, Qiankun Lei, Shujie Sun, Yingbin Li and Benhai Yu, Novel sample-thickness-dependent flux pinning behaviors of KFe2As2 intercalations in CaKFe4As4 single crystals, Superconductor Science and Technology, 34,055001,2021.(https://doi.org/10.1088/1361-6668/abecd0)
          2. Chunlei Wang, Tian He, Qianqian Han, Baozhu Wang, Runhan Xie, Yigang Li, Qingbin Tang, Yingbin Li and Benhai Yu，F(xiàn)lux pinning and the vortex phase diagram in optimized CaKFe4As4 single crystals fabricated by a one-step method，Superconductor Science and Technology，33 045011,2020.(          https://doi.org/10.1088/1361-6668/ab75aa)
          3. Chunlei Wang, Tian He, Qianqian Han, Zhichao Ji, Qiankun Lei, Qingbin Tang, Yingbin Li and Benhai Yu, Vortex creep activation energies and depinning currents in CaKFe4As4 and Ba0.6K0.4Fe2As2 revealed by AC susceptibility measurements,Journal of Physics: Condensed Matter, 32, 415607, 2020.(          https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab9f50)
          4. Chunlei Wang, Tian He, Qianqian Han, Baozhu Wang, Runhan Xie, Qingbin Tang, Yingbin Li and Benhai Yu, Vortex Pinning and the Mechanism in CaKFe4As4 Revealed by Dynamical Magnetization Relaxation, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism,33,1979–1986.2020.(          https://doi.org/10.1007/s10948-020-05482-6)