鉍酸鹽和鐵基氧化物超導體電子結構研究.pdf

1、自1986年發(fā)現了第一種高溫超導材料——鑭鋇銅氧化物，銅基超導材料成為全世界物理學家的研究熱點。然而直至今日，對于銅基超導材料的高溫超導機制，物理學界仍未形成一致看法，這也使得高溫超導成為當今凝聚態(tài)物理學中最大的謎團之一，因此很多科學家都希望在銅基超導材料以外再找到新的高溫超導材料，從而能夠使高溫超導機制更加明朗。雖然目前發(fā)現的非銅氧化合物超導體Tc遠低于銅氧化合物，但是對該體系的研究有助于理解高溫超導機制，為探究高溫超導機制提供一個更

2、清晰的體系，找尋其他支持超導電性的結構規(guī)律，為最終揭開超導電性的深層機制提供了新的條件和機遇。因此，充分了解某些典型非銅氧化合物超導體的結構規(guī)律，將大大拓寬該類材料的探索和研究范圍，這對于發(fā)現新的超導體具有重要意義。 本論文主要分三部分，第一部分為BaBi1-xPbxO3的摻雜行為對超導性能及電子結構的影響；第二部分為新型鐵基超導材料的超導性能及電子結構研究；第三部分為NaCoOx的摻雜行為對電磁性質的影響。主要內容安排如下：

3、 第一章概述了超導體的基本物理性質；然后介紹了銅氧化物的結構特征、超導相圖及超導機制；最后是本論文的選題意義和論文主要研究內容。 第二章對非銅基氧化物超導體進行了綜述，介紹了高溫超導體BaBiO3體系的結構特征、元素替代效應和制備方法；介紹了層狀鈷類氧化物超導體的晶體結構、電子結構、超導相圖和磁性質；重點介紹了新型鐵基超導材料的研究現狀、結構特征、元素替代效應和超導機制。 第三章采用X光電子能譜(XPS)研究了Ba

4、Pb0．75-xHgxBi0．25O3(BPHBO)系列超導體的電子結構，發(fā)現Pb4f和O1s芯能級隨Hg摻入向低能級方向移動，同時Bi4f芯能級隨Hg摻入向高能級方向移動，結果及分析顯示Hg摻雜引起的電子結構系統(tǒng)改變最終影響系統(tǒng)的超導電性。在低摻雜量范圍(x<0．2)超導電性被抑制是由于載流子濃度減小所致，在摻雜范圍0．3

5、四章采用電阻測量和XPS方法對新型鐵基超導材料SmFeAsO1-xFx的超導性能和電子結構進行了研究，結果表明隨F摻雜量增大，系統(tǒng)從金屬性自旋密度波狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢B(tài)，同時價帶譜位于費米能級下0．2eV處的小峰逐漸消失并在費米能級附近形成一個較寬平臺。從F摻雜導致的O1s和Sm3d芯能級譜峰位移值推導出費米能級位移速度為dEF/dX≡0．03 eV/at％F原子。結果顯示自旋密度波狀態(tài)來源于低自旋態(tài)的Fe3d電子，隨F摻雜量增大，自旋密度

6、波狀態(tài)逐漸被抑制并且能級展寬。 第五章通過磁性測量和XPS研究考察了Ir摻雜對SmFeAsO超導電性及能帶結構的影響，實驗結果表明Ir摻雜在Fe位，直接向Fe—As導電層注入電子，與氟摻雜相比較，顯示其對超導電性的影響更為直接，少量摻雜即對超導性能產生強烈影響，故產生超導電性可調摻雜范圍很小。揭示了SmFeAsO的磁有序與Fe3d電子的低自旋態(tài)相關聯，且摻Ir抑制其低自旋態(tài)。當Ir摻入系統(tǒng)時，Fe3d電子的低自旋態(tài)被抑制，形成的

7、超導樣品SmFe1-xIrxAsO中Fe3d電子從低自旋態(tài)轉變?yōu)楦咦孕龖B(tài)。所有結果顯示，該系統(tǒng)存在電子的強關聯效應。 第六章對銅基及非銅基氧化物超導材料的電子結構進行比較。 第七章主要研究NaCoOx的磁性能隨摻雜元素種類的變化關系。采用快速加熱法成功制備出多晶Na0．7Co1-xAlO2，名義摻雜量最高達到0．3。在5～300K測量不同摻雜量多晶樣品的直流磁化率，比較摻雜量對直流磁化率的影響關系。發(fā)現低摻雜量樣品總體為