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溶液化学法合成的层状β-FeSe超导体中可控的相转变

   

自从2008年发现铁基超导体β-FeSe,低维β-FeSe材料的超导性能研究在国内外掀起了热潮。低温化学法制备的β-FeSe样品具有纳米片状四方微观结构,单相性好,适合制备超导纳米器件。然而,采用可溶解于溶剂的铁盐和硒盐作为前驱体,文献报道的低温化学液相法所制备的β-FeSe均没有展现超导电性。不能精确调控Fe:Se摩尔比,是合成具有超导电性的β-FeSe纳米材料的阻碍。我们发展了新的溶剂热合成过程,通过控制硒的扩散过程,精确调控β-FeSe纳米片中Fe:Se摩尔比,首次成功制备具有窄相区特征的β-FeSe超导纳米片。我们发现,成分变化引起β-FeSe纳米片出现反铁磁-超导-反铁磁序转变, 这对阐明β-FeSe超导体的超导形成机制十分重要。压制反铁磁有序,在超导成分范围内β-FeSe超导纳米片的超导临界转变温度从3.2 K增加到10 K。电性测量表明,β-FeSe超导纳米片的上临界磁场高于14特。由于β-FeSe单晶纳米片具有大的表面积,非常适于制备基于β-FeSe超导纳米片的超导纳米器件。相关工作发表在Chemistry of Materials 29, (2017) 842-848。

Fig. Field-cooling (FC) and zero-field-cooling (ZFC) magnetization versus temperature curves of the β-FeSe nanosheets. Insets are the M?H loops of the superconducting β-FeSe nanosheets recorded at 2 K.

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