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yichenliu

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[交流] 中国科学院物理研究所在铁基超导体研究方面取得突破性进展

中科院物理所超导国家重点实验室闻海虎研究员领导的小组通过在镧氧铁砷 (LaOFeAs) 材料中用二价金属Sr替换三价的La成功将空穴载流子引入系统，发现有25 K以上的超导电性。该超导体名称为锶掺杂镧氧铁砷，分子式为 (La1-xSrx)OFeAs，这是第一个在铁基新超导材料中合成出空穴掺杂超导体的工作，具重要意义。这个工作否定了日本研究人员2月18日在美国化学会志（JACS）上发表文章的断言，即在该系统中实现超导的关键因素是电子型掺杂，即用F－1替换O－2，超导体分子式为La(O1-xFx)FeAs，而空穴掺杂不行。目前在空穴掺杂一边发现25K以上的超导电性，将大大拓宽该类材料的探索和研究范围。此次突破为后期的更高温度超导体的研制，高温超导机理科学问题研究以及可能的应用发展开辟了新的领域。另外由于该材料本身的一些优点：较长的相干长度和较高的上临界磁场，也会有一些潜在应用。该工作已经在欧洲物理快讯发表出来【Europhysics Letters 82， 17009 （2008）】，相关工作已经获得专利保护。

该工作得到国家自然科学基金委，科技部973项目和科学院创新工程项目的支持。

背景信息：最近日本东京工业大学的细野秀雄教授所领导的组发现在铁基超导体中有高达26K超导转变温度，为超导领域增添了新的活力，并为后续超导研究带来非常大的发展空间。这种超导材料具有层状结构（如图1所示），其基本分子式为：F 掺杂的LaOFeAs。

图1. LaOFeAs超导体的原子结构图

一个原包含有2个这样的分子。其实这种材料即层状氧磷化合物，分子通式为LnOMPn，其中Ln = La和 Pr；M = Mn, Fe, Co 和 Ni; Pn = P 和 As，它们是德国化学家在1995年合成的一大类四元化合物。其中的一部分（LaOFeP，LaONiP）2006年被发现在低温下（3－5K）表现出超导电性。最近，Kamihara等人【Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008)】在氟掺杂的La[O1−xFx]FeAs中发现的起始转变温度高达26 K的超导电性，引起了超导界的广泛关注，并且掀起了研究新型超导材料的新一轮的热潮。在该篇文章中日本小组特别指出，他们用Ca替换La，即进行空穴掺杂，发现没有超导电性，因此他们在文章中明确断言：此类材料中实现超导的关键因素是电子掺杂，空穴掺杂不行。闻海虎研究员等人目前的工作否定了这个断言。

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