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摘要：实验和论述探讨证明在铜氧化物超导体中,电子的本征非均匀分布占着主导的地位,这些电子的不均匀分布最终会导致条纹相的出现。所谓条纹相是指,在Cu02面内掺杂电荷(空穴)为了减小其动能,自发聚集成一维链状结构,与反铁磁背景发生分离并形成周期性的调制结构。铜氧化物超导体中条纹相的有着已经被许多实验所证实,由于其与超导电性有密切的联系,因而成为了新的探讨热点。本论文主要探讨了具有静态条纹相的La41.6-xdo.4SrxCuO4单晶的Hall效应、Seebeck效应、还有比热的性质,讨论了条纹相对它们的影响。另外,还探讨了具有条纹结构的Ko.8Fe1.65Se2单晶的各向异性特点。论文内容分为六章,每章的主要内容概括如下：第一章主要综述了铜氧化物高温超导体中条纹相的基本物理图像和它的一些性质,着重介绍了条纹相对高温超导体的费米面及其比热的影响。浅析了Kye2-xSe2超导体中出现的相分离现象及其与超导电性的联系。第二章首先介绍了光学浮熔区法生长La系超导单晶。然后探讨了La1.6Nd00.SrxCuO4(LNSCO)单晶的Hall系数(RH)和Seebeck系数(S),探讨结果表明样品的RH和S在电荷有序温度(Td)以上随温度变化较小,但以Td开始迅速下降,并在低温下转变为负值。负RH和S表明系统的费米面发生重构出现了电子型的费米口袋。而没有静态条纹相的La2-xSrxCuO4样品的RH和S没有发生符号的转变。此外,随着Sr掺杂浓度的提升电荷条纹的稳定性变弱,对应的负RH值也随之减小,说明静态电荷条纹对负RH的出现具有重要作用,费米面重构与静态电荷条纹密切相关。电荷条纹的稳定性还可以通过转变薄膜的面内压应力来调节,在较薄的膜中,较大的面内压应力使低温四方相受到压制,静态电荷条纹也受到强烈地压制,RH没有发生符号翻转。而在较厚的膜中,应力得到释放,静态电荷条纹得以稳定的有着,RH发生符号翻转,这一结果再次证明静态电荷条纹对费米面重构的重要量。第三章探讨了不同掺杂浓度的La1.6-xdo.4SrxCuO4(x=0.10,0.12,0.15)单晶的比热性质。探讨发现结构相变处的熵变,在条纹相最稳定的x=0.12样品中最大,而在条纹相较弱的x=0.15样品中最小,说明系统中电荷条纹相的稳定性可以利用结构相变引起的熵变来表征。由于Nd3+的有着,LNSCO低温下出现了较大的肖特基反常比热,而且峰值的位置随着磁场的增大逐渐向高温方向移动。我们利用Nd3+基态双能级劈裂引起的肖特基比热对此进行了很好地描述。另外,由于Sr原子的质量比La原子的质量小,Sr取代La使得系统中声子谱发生变化,出现了更高频率的振动方式,所以LNSCO的晶格比热得到增强。第四章我们通过测量角度依赖的面外电阻率ρc探讨了Ko.8Fe1.65Se2系统的面内各向异性。探讨结果表明样品的上临界场Hc2体现出了显著的四重对称性,该四重对称性与K0.8Fe1.65Se2体内由相分离产生的四重对称的超导条纹结构密切相关。当磁场沿着条纹方向时,对超导条纹的穿透较严重,大大降低了超导条纹的自由能,因而此时的上临界场Hc2110要比其它方向大,这样Hc2(φ)就体现出显著的四重对称性。我们提出了一个用来标度面内各向异性Hc2的策略,该策略可以很好地描述四重对称的Hc2。K0.8Fe1.65Se2系统的面外电阻率ρc(φ)在Tc温度以下也体现出了四重对称性,并且与四重对称的条纹结构密切相关。四重对称的ρc(φ)在磁通流动区域最显著,修正过的Bardeen-Stephen方程可以对四重对称的ρc(φ)进行很好地描述。四重对称的条纹结构使得K0.8Fe1.65Se2系统的钉扎势U以及不可逆线Hirr也体现出了四重对称性,条纹结构对系统的磁通动力学行为也具有显著地影响。另外,在Tc温度以上,ρc(φ)体现出两重对称性,并且随着温度升高逐渐趋近于反铁磁有序(AFM)温度两重对称性变弱,由此两重对称性很可能起源于系统的AFM有序。第五章探讨了K0.8Fe1.65Se2系统面内和面外之间的各向异性特点。利用H//c和Hllab的面内电阻(ρab)展宽曲线得到了上临界场Hc2和磁通运动的激活能U,浅析了它们的各向异性。探讨结果表明,Ko.8Fe1.65Se2系统的各向异性参数Γ≈3.35,比铜氧化物超导体的值小很多,具有更大的运用前景。另外,通过不同磁场方向的磁化曲线得到了临界电流密度Jc,结果发现该系统的Jc比其它Fe基超导体的Jc小,这主要是由系统中的相分离导致的。第六章我们利用溶胶凝胶法制备了不同掺杂浓度的La2-xSrxCu04(0.10≤x≤0.30)纳米颗粒,并对其磁性质进行了探讨。探讨结果表明纳米颗粒的磁化率在低温下除了具有抗磁信号以外,还有一个正的磁信号,而且Tc温度以上的MH曲线体现出显著的磁滞现象,说明正的磁信号应该是铁磁性的贡献。ESR谱测量结果表明,所有纳米颗粒的ESR谱线都具有显著的吸收峰,而多晶样品的ESR谱上没有吸收峰,说明样品纳米化后在颗粒表面出现了大量的未补偿自旋。这样在La2_xSrxCu04纳米颗粒中就同时有着着自由载流子和局域磁矩,因而有可能有着RKKY相互作用。所以我们认为铁磁性可能来源于颗粒表面由于纳米化而出现的未补偿自旋之间的RKKY相互作用。关键词：La_(1.6-x)Nd_(0.4)Sr_xCuO_4单晶论文条纹相论文费米面重构论文比热论文各向异性论文K_(0.8)Fe_(1.65)Se_2单晶论文相分离论文La_(2-x)Sr_xCuO_4纳米颗粒论文RKKY作用论文
摘要5-7
ABSTRACT7-13
第一章 高温超导体中的条纹相探讨13-64
1.1 引言13-14
1.2 高温超导体中的条纹相14-21
1.2.1 条纹相的物理图像14-16
1.2.2 条纹相的性质16-21
1.3 条纹相超导体的Hall效应和费米面重构21-32
1.3.1 高温超导体的Hall效应探讨21-25
1.3.2 条纹相系统的Hall效应探讨25-27
1.3.3 条纹相与费米面重构的联系27-32
1.4 条纹相超导体Seebeck效应的探讨32-38
1.4.1 Seebeck效应介绍32-34
1.4.2 条纹相超导体Seebeck效应34-38
1.5 条纹相超导体比热的探讨38-43
1.5.1 比热介绍38-40
1.5.2 条纹相超导体的比热40-43
1.6 铁基超导体K_yFe_(2-x)Se_2中的相分离探讨43-55
1.6.1 超导与磁性的共存43-46
1.6.2 相分离及其实验观测46-51
1.6.3 相分离与超导电性的联系51-52
1.6.4 相分离产生的原理52-55
1.7 本章小结55-57
-1244.4.1 K_(0.8)Fe_(1.65)Se_2在不同磁场下的电阻展宽105-108
4.4.2 上临界场的四重对称性108-116
4.4.3 面外电阻率ρ_c的四重对称性116-120
4.4.4 钉扎势U和不可逆线H_(irr)的四重对称性120-124
4.5 正常态电阻的二重对称性124-127
4.6 本章小结127-129