电子型超导体Nd2-xCexCuO4和三角格子NaxCoO2体系的输运性质研究

论文摘要

1986年铜氧化合物高温超导体被发现后，人们发现这类材料中电子的相互作用属于强关联的范畴，其超导机制不能被传统理论所描述，因此激发了人们极大的兴趣和研究热情。由于到现在也始终没有找到能够完全解释其物理机制的理论，因而对高温超导电性的研究始终是凝聚态物理学的主要课题之一。2003年初发现的NaxCoO2·yH2O超导材料，尽管超导转变温度较低，但因为它具有三角晶格和复杂的相图，具有重大研究价值，因此也很快成为了凝聚态物理学界研究的热点之一。 在本论文中，我们对电子型掺杂铜氧化物Nd2-xCexCuO4-δ单品和三角格子层状钴氧化物NaxCoO2单晶的磁性和输运性质进行了一系列实验上的研究和探索。相关研究结果已在Phys.Rev.B,Supercond.Sci.Technol.,J.Phys.Cond.Matt.以及Solid State Communications上发表。 本论文共分为以下七章： 1．铜氧化物以及三角格子层状氧化物NaxCoO2的研究进展 第一章简述了上面提到的两种超导材料的结构和相图。同时也讨论了和本论文研究工作密切相关的输运现象的物理机制。还综述了铜氧化合物高温超导体的反常行为和这方面的实验及理论研究进展。而对NaxCoO2·yH2O材料，我们主要简述了最近涉及具有非常规超导电性的实验报道和其母体化合物物性研究方面的最新实验和理论结果。 2．Ce掺杂及氧含量对Nd2-xCexCuO4-δ单晶的赝能隙行为的影响 本章中研究了不同氧含量下欠掺杂区域的Nd2-xCexCuO4-δ单晶的输运行为。在特定温度T*（赝能隙打开温度）下，面内电阻率ρab开始明显下降，在几乎同一温度点c方向的电阻率ρc显示出更明显的下降，这与空穴型的铜氧化物不同。在T*附近，ρab和ρc的曲率都发生符号改变。氧含量的减少引起x～0.14的样品的曲率从负的变成正的。T*随着掺杂的增加以及氧含量的减少而降低，而电阻率各向异性比值则随着掺杂的增加以及氧含量的减少而增加，这与空穴型有很大的不同。在电子型铜氧化物中，赝能隙只能在欠掺杂区域观察到；氧含量仅能改变赝能隙打开的温度。 3．Nd2-xCexCuO4-δ单晶中霍尔系数和热电势随掺杂浓度变化行为的研究 本章研究了欠掺杂到过掺杂范围内Nd2-xCexCuO4-δ单晶的霍尔系数RH以及热电势TEP的行为。RH和TEP随着掺杂的增加数值都减少，并且发生符号的改变。比较奇特的现象是在欠掺杂区域温度依赖的霍尔角的余切遵循T4的关系，而在过掺杂区域则遵循T2的关系。这些奇特的性质与角分辨光电子谱中观察到

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 英文摘要
• 目录
• Ⅰ 综述篇
• xCoO₂的研究进展'>第一章 铜氧化物和三角格子层状氧化物Na_xCoO₂的研究进展
• 1.1 同氧化合物的结构和相图
• xCoO₂·yH₂O的结构和相图'>1.2 Na_xCoO₂·yH₂O的结构和相图
• 1.3 输运现象介绍
• 1.3.1 电导率/电阻率
• 1.3.2 热电势
• 1.3.3 热导率
• 1.3.4 霍尔系数,霍尔角以及磁阻
• 1.4 铜氧化合物的反常性质
• 1.4.1 同氧化合物中电阻率异常
• 1.4.2 铜氧化合物中霍尔效应异常
• 1.4.3 电子型铜氧化合物中二能带理论及费米面演化
• 1.5 铜氧化合物的研究进展
• 1.5.1 铜氧化合物中赝能隙现象
• 1.5.2 铜氧化合物的条纹相及其内在不均匀性
• 1.5.3 同氧化合物的理论进展
• xCoO₂的研究进展'>1.6 Na_xCoO₂的研究进展
• xCoO₂·yH₂O超导材料:非常规超导电性'>1.6.1 Na_xCoO₂·yH₂O超导材料:非常规超导电性
• xCoO₂:反常物性'>1.6.2 Na_xCoO₂:反常物性
• 2-1Ce_xCuO₄篇'>Ⅱ Nd_2-1Ce_xCuO₄篇
• 2-xCe_xCuO_4-δ单晶的赝能隙行为的影响'>第二章 Ce掺杂及氧含量对Nd_2-xCe_xCuO_4-δ单晶的赝能隙行为的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验细节
• 2.3 结果讨论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 2-xCe_xCuO_4-δ单晶霍尔系数和热电势随掺杂浓度变化行为研究'>第三章 Nd_2-xCe_xCuO_4-δ单晶霍尔系数和热电势随掺杂浓度变化行为研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验细节
• 3.3 结果讨论
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 2-xCe_xCuO_4-δ单晶中热滞及磁阻的各向异性行为研究'>第四章 反铁磁Nd_2-xCe_xCuO_4-δ单晶中热滞及磁阻的各向异性行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验细节
• 4.3 实验结果及讨论
• 4.4 小结
• 参考文献
• xCoO₂篇'>Ⅲ Na_xCoO₂篇
• xCoO₂（x=0.3-0.7）单晶的维度转变行为及异常的磁阻行为研究'>第五章 Na_xCoO₂（x=0.3-0.7）单晶的维度转变行为及异常的磁阻行为研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验细节
• 5.3 结果讨论
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 0.55CoO₂单晶中面内铁磁行为研究'>第六章 电荷有序的Na_0.55CoO₂单晶中面内铁磁行为研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验细节
• 6.3 实验结果及讨论
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 0.34（H₃O）_0.15CoO₂单晶的各向异性磁阻行为研究'>第七章 电荷补偿的Na_0.34（H₃O）_0.15CoO₂单晶的各向异性磁阻行为研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验细节
• 7.3 实验结果及讨论
• 7.3.1 电荷补偿行为
• 7.3.2 各向异性磁阻
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 硕博连读期间发表的主要论文