铁基超导材料的结构及研究进展
一、前言
2006年和2007年，日本东京工业大学的Hosono小组相继发现LaOFeP[1]和LaNiPO[2]具有超导电性，超导临界转变温度（TC）均在10K以下，这一发现没有引起外界的关注。2008年初，Hosono小组通过在LaFeAsO体系中掺杂F元素得到具有超导电性的LaFeAsO1-xFx，超导临界转变温度为26K[3]，自此引发了关于铁基超导材料的广泛研究。其中中国科学院先后合成多種铁基超导材料，并将最高临界转变温度（Sm0.95La0.05O0.85F0.15FeAs）TC提高到57K[4]。
与传统的金属基低温超导材料铌锡和二硼化镁（MgB2）等相比，铁基超导材料具有较高的临界转变温度和上临界场Hc2[5]。铁基超导材料临界转变温度TC比铜氧化物超导材料低，但其各向异性较小，晶界弱连接性较弱，在强磁场下仍具有较强的载流能力，其临界电流密度Jc可达到105A/cm2以上[6]，可以应用于强磁场的环境。
二、铁基超导材料的分类
目前，已合成的铁基超导材料种类众多，按照组成和晶体结构主要分为4大体系：'1111“体系、'122“体系、'111“体系和'11“体系。
1.'1111“体系研究进展
'1111“体系是最早发现的铁基超导材料体系，研究也最为广泛。该体系化学通式为LnOFeAs，其中Ln代表稀土金属元素，用F元素对O位进行掺杂，空间结构如图1所示，为ZrCuSiAs型四方晶系结构，由绝缘层（LnO层）与超导层（FeAs层）交错层叠而成，L n - O层提供载流子，F e - A s层传输超导电流。该体系的显著优点是具有较高的超导临界转变温度和临界电流密度，可以应用于强电领域和电子学方面。
LaOFeAs母体没有超导特性，Hosono小组发现当该物质中11%左右的氧离子被氟离子替换后，超导临界转变温度达到最高为26K[3]，并且加压后临界转变温度随之提高。LaOFeAs中含有的铁元素具有磁性，会破坏常规超导电子配对，Singh和Du计算了LaO1-xFxFeAs的电子结构，证明它的超导机理不同于铜基高温超导体[7]。王楠林小组对一系列F含量不同的LaO1-xFxFeAs进行研究，首次提出了自旋密度波不稳定性，超导特性和自旋密度波不稳定性是相互竞争关系。
闻海虎小组合成了La1-xSrxOFeAs，当x=0.13时，TC值达到最大值25K[8]，这是首次合成空穴掺杂型铁基超导材料，它的合成拓宽了铁基超...
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