氮磷族氧化物

氮磷族氧化物(oxypnictide)，是指具有氮族元素(第5族元素，即氮、磷、砷、锑及铋)、氧以及其他元素的化合物。

简介氮磷族氧化物(oxypnictide)，是指具有氮族元素(第5族元素，即氮、磷、砷、锑及铋)、氧以及其他元素的化合物。1

结构稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)，如ReFePO、ReRuPO，及ReCoPO，具有锆铜硅砷型(ZrCuSiAs-type)的结构(常温下，空间群为P4/nmm)。1

超导材料稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)，科学家发现其中当过渡金属为铁或镍(Tm = Fe, Ni)，氮族元素为磷或砷(Pn = P, As)时，化合物在低温下具有超导现象。其中，铁基氮磷族化合物中，将部分氧以掺杂的方式用氟作部分取代，可使LaFeAsO1-xFx的临界温度达到26K，在加压后(4 GPa)甚至可达到43K。从此开启对此类化合物的研究热潮。此系统亦被简称为“1111系统”。此化合物的发现，非但再度打破了由MgB2保持的非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录，其含铁元素同时具有超导的特性也受人注目。

受到上述“1111系统”的启发，ThCr2Si2结构的碱土金属氮磷族化合物(ATm2Pn2，非氧化物)亦被发现，具有临界温度约30至40K的超导性，如Ba1-xKxFe2As2(38 K)。此系统亦被简称为“122系统”。如同氧化物超导体，“1111”与“122”系统的超导来源也是由层状结构中的FeAs层贡献，借由不同价数的离子掺杂或是氧缺陷，可提升FeAs层载子的浓度，进而引发超导。1

历史1990至2000年代，具ZrCuAsSi结构的稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陆续被发现。但并未有人发现其中的超导现象。

2006年起，日本的Hideo Hosono团队即发现磷化物(LaFePO或LaNiPO)在低温下展现超导性，但是由于临界温度皆在10K以下，并没有引起极大关注及兴趣。

直到2008年，Hosono团队发现在铁基氮磷族氧化物中，将部分氧以掺杂的方式用氟作部分取代，可使LaFeAsO1-xFx的临界温度达到26K，在加压后(4 GPa)甚至可达到43K。其后，中国的闻海虎团队，发现在以锶取代稀土元素之后，La1-xSrxFeAsO亦可达到临界温度25K。其后，中国的科学家陈仙辉、赵忠贤等人，发现将镧以其他稀土元素作取代，则可得到更高的临界温度；其中，SmFeAs[O0.9F0.1]可达55K。另外，将铁以钴取代(LaFe1-xCoxAsO)，稀土元素以钍取代(Gd1-xThxFeAsO)，或是利用氧缺陷(LaFeAsO1-δ)等方式，也都可以引发超导。

同样在2008年，受到上述“1111系统”的启发，ThCr2Si2结构的碱土金属氮磷族化合物(ATm2Pn2)亦被发现，在将BaFe2As2中将碱土金属(IIA)以碱金属(IA)部分取代，亦可得到临界温度约30至40K的高温超导体，如Ba1-xKxFe2As2(38 K)。此系统亦被简称为“122系统”。1

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学