FeAs基超導體的超導電性被普遍認為源自自旋漲落誘導的近似嵌套空穴型費米面和電子型費米面之間的帶間散射。2010年11月，鐵基超導體KFe2Se2【Phys. Rev. B 82, 182520 (R) (2010)】的發現引發了國際上鐵基超導新的研究熱潮。
中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)丁洪研究組、周興江研究組和復旦大學封東來研究組分別利用角分辨光電子能譜(ARPES)手段，發現KFe2Se2只在布里淵區存在電子型費米面，在布里淵區中心并不存在空穴型費米面【Phys.
Rev. Lett. 106, 187001 (2011);Phys. Rev. Lett. 106, 107001 (2011);Phys. Rev. B
83, 140508(R) (2011);Nature Mater. 10, 273-277
(2011)】，這極大地改變了先前人們對于鐵基超導體電子結構的認識。人民大學鮑威等和物理所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)李建奇研究組分別利用X-射線衍射和中子衍射和透射電鏡(TEM)，發現KFe2Se2的Fe原子格層上存在著Fe空位，Fe空位的有序導致
超晶格的形成【Phys. Rev. B 83, 132509 (2011);Chin. Phys. Lett. 28,
086104 (2011);Phys. Rev. Lett. 107, 137003 (2011);Phys. Rev. B 83, 140505(R)
(2011)】。陳根富等還在該體系中觀察到了44 K超導相的跡象【Phys. Rev. B 83, 132502
(2011)】。清華大學薛其坤研究組則利用掃描隧道顯微鏡(STM)證實了超晶格相為絕緣體，超導相應為不含Fe空位的KFe2Se2完整晶格【Nature Phys. 8, 126–130
(2012)】。中國科技大學陳仙輝研究組發現超導相存在于兩個反鐵磁相中間【Sci. Rep. 2, 212
(2012)】。物理所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)王楠林研究組發現K0.75Fe1.75Se2中存在納米尺度的相分離，并進一步證實了超晶格相為絕緣體【Sci. Rep. 2, 221
(2012)】，但超導相的成分和結構仍有爭議。物理所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)趙忠賢研究組孫力玲等報道了KFe2Se2中壓力誘導的第二個超導轉變(量子相變)，12.5
GP下超導轉變溫度達48.7 K【Nature 483, 67-69 (2012);Phys. Rev. Lett. 108, 197001 (2012)】。
為了確認AmFe2Se2(Am=K，Rb，Cs，Tl/K，Tl /Rb)中的超導相和尋找新的超導材料，人們大量嘗試在FeSe層間插入其它堿金屬或堿土金屬。最近，物理所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)應天平、陳小龍、王剛等采用氨熱法，成功在室溫下將堿金屬Li、Na，堿土金屬Ca、Sr、Ba和稀土元素Eu、Yb插入FeSe層間，合成了高溫方法無法獲得的一系列鐵基超導體AxFe2Se2(A=Li，Na，Ca，Sr，Ba，Eu，Yb)(如圖1所示)，其最高超導起始轉變溫度達46 K。這是目前FeSe基超導體在常壓下已報道的最高超導轉變溫度，接近物理所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)趙忠賢研究組孫力玲等報道的高壓(12.5GPa)下的48.7 K【Nature 483, 67-69 (2012)】。指標化結果顯示，系列產物的晶格常數a與高溫合成的KFe2Se2相當，而c則比高溫合成KFe2Se2的大很多，這表明與氨有關的基團極有可能進入了FeSe層間。初步的結構分析表明，所有產物空間群均為I4/mmm，與KFe2Se2的結構類似，主要差別在于其FeSe層間除了金屬以外應該還存在NH3或NH2-等基團【arXiv: 1203.5046;arXiv: 1205.5731】。NaFe2Se2磁性測量表明，其超導起始轉變溫度約為46 K(圖2)，10 K時的超導相含量約為40%。測量NaFe2Se2冷壓樣品的電阻獲得了與磁性測量基本對應的超導起始轉變溫度45 K。Ba0.8Fe2Se2的磁性和電阻測量確認其超導起始轉變溫度為39 K(圖3)，比熱測試清楚地表明其熱容在39 K偏離線性變化，進一步證實了其體超導電性。其他體系樣品的磁性測量也分別確認了它們的超導轉變。氨熱法合成NaFe2Se2和Ba0.8Fe2Se2的紅外光譜測試并沒有觀察到清晰的源于N-H鍵的振動峰，目前氨在引入超導中的作用還不清楚。此外，穩定性研究表明，BaFe2Se2在空氣氣氛和低溫退火條件下較為穩定。
AxFe2Se2系列新超導體的發現為探索新超導材料和研究超導機制提供了新的契機，同時說明在一定條件下許多原子或原子團可插入FeSe層間。基于類似方法，有望通過插層在FeSe基化合物中發現更多的新超導體。該結果已發表在近期出版的Scientific Reports【Sci. Rep. 2, 426 (2012)】上。
該項工作得到了國家自然科學基金重點項目和中國科學院知識創新工程重要方向性項目的支持。
圖1 AxFe2Se2(A=Li，Na，K，Ca，Sr，Ba，Eu，Yb)的XRD圖譜。a和b為高溫合成β-FeSe和K0.8Fe1.7Se2的XRD圖譜。c-j分別為氨熱法合成的LiFe2Se2，NaFe2Se2，KFe2Se2，Ca0.5Fe2Se2，Sr0.8Fe2Se2，Ba0.8Fe2Se2，EuFe2Se2和Yb0.8Fe2Se2。
圖2 NaFe2Se2的磁化強度與電阻。
圖3 Ba0.8Fe2Se2的磁化強度、電阻和比熱。
Superconductivity in the iron selenide KxFe2Se2 (0 ≤x≤1.0)
Observation of superconductivity at 30~46K in AxFe2Se2 (A=Li, Na, Ba, Sr, Ca, Yb, and Eu)
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