新型超导体的角分辨光电子谱研究及富勒烯的非弹性X光散射研究

论文摘要

强关联电子体系中电荷、自旋、轨道和晶格等自由度相互作用和竞争,一直是凝聚态物理领域最感兴趣的研究方向。这些体系的宏观性质由电子的集体行为决定,如电荷有序、磁有序、轨道有序等,使得体系呈现出很多不同的电子状态和新奇的物理性质。目前尚没有理论可以系统的处理强关联体系,而要对具体的体系有针对性的研究,并与实验测量相比较。角分辨光电子能谱是一个非常强大直接的动量空间探征手段,可以直接得到费米能量附近价电子的能量-动量信息,这些电子基本决定了固体的电学、磁学、光学和热学性质。而非弹性X光散射探测的是体系的电子关联函数,能给出系统激发态的信息,与角分辨光电子能谱互补。本论文介绍了角分辨光电子能谱在铁基、镍基超导材料中的研究,以及使用非弹性X光散射对低温碳系统所作的研究,得到以下一些结果：1.角分辨光电子能谱在Eu1-xLaxFe2As2体系中观测到能带折叠、劈裂和移动在自旋密度波态发生,这些复杂的变化无法用巡游电子图像下的简单能带折叠解释。M点附近不对称的费米面性质（一边电子型,一边空穴型）可以用三维小费米而的kz变化来解释,与量子振荡实验的结果符合得相当好。Eu2+反铁磁有序态转变温度上下没有探测到电子结构的变化表明Eu层和FeAs层之间的电子耦合比较弱。对Eu1-xLaxFe2As2体系的研究表明能带移动与磁性密切相关。2.使用角分辨光电子能谱详细研究了BaNi2As2的电子结构,与122铁基超导母体的电子结构相比截然不同,似乎BaNi2As2中的关联效应比铁基超导体要弱。没有在BaNi2As2中观测到能带折叠的迹象,证实了没有长程磁有序。由于磁性与超导的紧密联系,这可能是导致BaNi2As2的超导转变温度要比铁基超导体低很多的因素之一。BaNi2As2的能带移动是由巨大的晶格畸变所导致,而铁基超导母体中微弱的晶格畸变无法贡献那么大的能带移动,因此比较合理的解释是铁基超导母体中的能带移动是与磁性有关。3.使用非弹性X光散射研究了富勒烯材料C60和碳纳米管。C60实验结果与理论计算结果相比较峰位基本吻合,C60单晶的测量显示出微弱的色散。定向单壁碳纳米管阵列的测量确定出π等离子的色散,而碳纳米管的定向排列导致了q‖和q⊥模式下谱线的差别。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 实验原理与实验装置
• 1.1. 角分辨光电子能谱
• 1.2. 非弹性X光散射
• 1.3. 样品生长和表征
• 1.4. 参考文献
• 1-xLa_xFe₂As₂体系的角分辨光电子能谱研究'>第二章 铁基材料Eu_1-xLa_xFe₂As₂体系的角分辨光电子能谱研究
• 2.1. 引言
• 2.2. 样品制备及表征和实验测量
• 2As₂的电子结构'>2.3. EuFe₂As₂的电子结构
• 1-xLa_xFe₂As₂的电子结构演化'>2.4. Eu_1-xLa_xFe₂As₂的电子结构演化
• 2.5. 小结
• 2.6. 参考文献
• 2As₂的电子结构研究'>第三章 镍基超导体BaNi₂As₂的电子结构研究
• 3.1. 引言
• 3.2. 样品制备及表征和实验测量
• 2As₂的电子结构'>3.3. BaNi₂As₂的电子结构
• 3.4. 实验结果与能带计算的比较
• 3.5. 讨论
• 3.6. 小结
• 3.7. 参考文献
• 第四章 富勒烯的非弹性X光散射研究
• 4.1. 引言
• 4.2. 样品与实验条件
• 4.3. C60和定向碳纳米管阵列的实验结果
• 4.4. 小结
• 4.5. 参考文献
• 第五章 主要结论
• 博士期间论文发表情况
• 致谢