[发明专利]用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法

说明书

一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法，包括施加交流电压来对铁基超导体的面内复电阻抗进行测量，也就是利用控温装置对样件进行表征复电阻抗随温度变化关系，该控温方式为：设置控温装置的软件起始温度为300K、终止温度为5K和均降温到终止温度的时间为125分钟，然后对样件以上述设置进行降温；等样件降温到5K后，以2K/分钟进行均匀升温。并结合其他步骤，该测量方法有效避免了现有技术在进行对铁基超导体的面内电阻测量时，需施加压力而使得该测量方法繁琐且不便于操作；也避免了在通入直流电压(流)的条件下，无法同时进行对铁基超导体的面内电抗的测量而表征相应抗磁性的缺陷。

技术领域

本发明涉及铁基超导体技术领域，也涉及电阻抗测量技术领域，具体涉及一种用于表征铁基超导体电子向列相的复电阻抗测量方法。

背景技术

德国物理学家迈斯纳指出，超导体区别于理想金属导体，除了零电阻外，它还具有另一种独立的特性，即完全抗磁性。超导体一旦进入超导态，外界磁场根本进不去，材料内部磁感应强度为零。同时具有零电阻和抗磁性是判断超导体的双重标准，单凭这两大高超性能，超导就具有一系列强电应用前景。利用零电阻的超导材料替代有电阻的常规金属材料，可以节约输电过程中造成的大量热损耗；可以组建超导发电机、变压器、储能环；可以在较小空间内实现强磁场，从而获得高分辨的核磁共振成像、进行极端条件下的物性研究、发展安全高速的磁悬浮列车等等。

但是超导体往往需要非常低的低于其超导临界温度的温度环境来发挥其超导性能，这种低温环境一般依赖于昂贵的液氦来维持，这就极大地增加了超导应用的成本。解决这一问题关键在于寻找更高临界温度的超导体，特别是室温超导体。作为继铜基超导体之后的第二大高温超导家族，铁基超导体具有更加丰富的物理性质和更有潜力的应用价值，铁基超导体是指化合物中含有铁，在低温时具有超导现象，且铁扮演形成超导的主体的材料。2006年日本东京工业大学细野秀雄教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物LaFeOP，打破以往普遍认定铁元素不利形成超导的误区。

铁基超导体和铜基超导体在晶体结构、磁性结构和电子态相图方面均非常类似；但是铁基超导体从电子结构的角度又属于类似二硼化镁那样的多带超导体；其母体更具有金属性，和具有绝缘性的铜氧化物母体截然不同，这里的铜氧化物仅在掺杂后才出现金属性；最新研究结果已经确认电子配对概念仍然适用，在配对媒介上可能和铜基超导体类似，但配对方式上却更接近于传统金属超导体；总体来说，铁基超导体更像是介于铜基超导体和传统金属超导体之间的一个桥梁。

另外，铁基超导体的突破已经大大提高了传统超导体对于超导温度的需求和选择，高温铁基超导材料也取得了实验性的进展、奠定了产业化的基础。由高温铁基超导材料所形成的超导应用产品是超导行业的载体。其超导应用产品有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、风力超导发电机和超导变压器等，这些应用产品负载着超导材料，体现材料的核心价值，是超导行业的载体。比较典型的铁基超导体包括CaFe₂As₂,SrFe₂As₂或BaFe₂As₂这样的单晶材料构成的铁基超导体。

而在针对铁基超导体的研究中，其中铁基超导体的电子向列相的研究对理解铁基超导体的超导机理非常重要。所谓电子向列相是指一种具有二度对称的电子态行为，它已经在许多铁基超导体的正常态中被观测到。对于一个常规超导体，当然电子的巡游是近自由的，而且不会出现这种二度对称。然而，电子向列相在铁基超导体的正常态普遍存在；电子向列相的性质在输运测量上表现为很强的面内电阻率各向异性，即电流沿着a轴或b轴而面内电阻率的温度变化有很大的不同，也就是说，要深入理解铁基超导体的超导机理，就要通过对其面内电阻率的各向异性测量，以此来掌握该面内电阻的各向异性，而后将其作为电子向列相的性质表征来理解铁基超导体的超导机理。