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镧基214铜氧化物超导体的压力和应力效应

2020-12-10阅读(854)

镧基214铜氧化物超导体的压力和应力效应

论文摘要

超导科学是现代凝聚态物理的重要研究领域之一，是现代科学研究的重要前沿，并且超导具有广泛的应用和巨大的发展潜力，在能源、信息、交通、科学仪器、医疗、国防和重大科学工程方面具有重要意义。铜氧化物高温超导体由于其具有较高的超导转变温度以及奇异的特征，而成为超导领域的重要研究方面。在应力作用下，铜氧化物高温超导体的结构和超导电性都发生很大的变化，这些变化有助于提高对超导电性的认识。通过研究应力作用下结构与超导电性之间的关系，可以探索高温超导机理，同时为提高超导转变温度提供了一个重要途径。本文着重研究高压对镧基214铜氧化物超导体的结构和超导电性的影响以及镧基214薄膜的结构和电输运性质。（1）我们通过对处于自旋玻璃态的La1.96Ba0.04CuO4样品高压下的X射线衍射研究其结构，发现在1.9GPa左右有个从空间群为Bmab的正交相向空间群为I4/mmm的四方相的结构相变，并且对其X射线衍射普拟合发现在结构相变处晶格常数a和b都显著减小,而晶格常数c有所增加，这与Ba掺杂浓度对晶格常数的影响相类似，因此认为在压力作用下使La1.96Ba0.04CuO4的空穴浓度增加。对La1.96Ba0.04CuO4进行高压电阻测量发现，在低压下，随着温度的变化La1.96Ba0.04CuO4是呈绝缘行为。在3.8GPa的压力下，有个预超导态的产生，但并没有发现超导电性。在6.6GPa下时该预超导态消失，随着压力增加到25GPa，并没有发现超导电性。可见，压力并没有诱导微量掺杂处于自旋玻璃态的La1.96Ba0.04CuO4的超导电性。（2）高压下La1.89Sr0.11CuO4的电阻测量发现压力诱导La1.89Sr0.11CuO4的超导-绝缘转变。在4.5GPa以下，超导转变温度Tc随压力增加而提高，压力诱导电荷转移使CuO2面的电荷浓度增加，因此Tc提高。当压力在7.9GPa以上时，La1.89Sr0.11CuO4是绝缘态，其超导电性消失，安德森局域化和近藤效应无法很好的解释La1.89Sr0.11CuO4的绝缘体行为。（3）La1.9Sr0.1CuO4薄膜的结构和电输运研究发现，La1.9Sr0.1CuO4生长在SrTiO3和LaSrAlO4衬底薄膜的晶格常数c比La1.9Sr0.1CuO4块材的要小，而电测量说明La1.9Sr0.1CuO4薄膜处于绝缘态，La1.9Sr0.1CuO4薄膜的绝缘态无法用VRH模型和安德森局域化以及近藤效应解释，这种绝缘行为可能是由氧缺失以及外延应力和薄膜的缺陷共同作用的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 高温超导电性研究背景
  • 1.2 晶体结构
  • 1.2.1 铜氧化物高温超导体的晶体结构
  • 2-xMxCuO4的晶体结构'>1.2.2 La2-xMxCuO4的晶体结构
  • 1.3 铜氧化物高温超导体的相图
  • 1.4 高压和应力对铜氧化物高温超导体的影响
  • 1.4.1 高压
  • 1.4.2 薄膜
  • 1.5 本课题的研究内容
  • 第二章 实验原理和步骤
  • 2.1 高压实验
  • 2.1.1 高压装置及其工作原理介绍
  • 2.1.2 高压同步辐射实验
  • 2.1.3 高压低温电测量实验
  • 2.2 分子束外延生长（MBE）镀膜实验
  • 2.2.1 分子束外延生长（MBE）简介
  • 2.2.2 激光分子束外延生长（LMBE）原理
  • 2.2.3 分子束外延生长（MBE）镀膜步骤
  • 2.2.4 X 射线衍射原理
  • 2.2.5 薄膜的低温电阻测量
  • 1.96Ba0.04CuO4结构和超导电性的影响'>第三章 高压对 La1.96Ba0.04CuO4结构和超导电性的影响
  • 3.1 铜氧化物高温超导体的高压研究背景
  • 1.96Ba0.04CuO4的高压结构研究'>3.2 La1.96Ba0.04CuO4的高压结构研究
  • 1.96Ba0.04CuO4电输运性质的影响'>3.3 高压对 La1.96Ba0.04CuO4电输运性质的影响
  • 3.4 本章小结
  • 1.89Sr0.11CuO4超导电性的影响'>第四章 高压对 La1.89Sr0.11CuO4超导电性的影响
  • 4.1 高压对铜氧化物高温超导体的超导电性影响
  • 1.89Sr0.11CuO4的超导电性影响'>4.2 高压对 La1.89Sr0.11CuO4的超导电性影响
  • 4.3 本章小结
  • 1.9Sr0.1CuO4薄膜超导电性的影响'>第五章 外延应力对 La1.9Sr0.1CuO4薄膜超导电性的影响
  • 2-xSrxCuO4薄膜超导电性的研究'>5.1 La2-xSrxCuO4薄膜超导电性的研究
  • 2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响'>5.1.1 衬底对 La2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响
  • 2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响'>5.1.2 薄膜厚度对 La2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响
  • 2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响'>5.1.3 界面对 La2-xSrxCuO4薄膜的超导电性的影响
  • 1.9Sr0.1CuO4薄膜的生长与结构分析'>5.2 La1.9Sr0.1CuO4薄膜的生长与结构分析
  • 1.9Sr0.1CuO4薄膜的电输运性质'>5.3 La1.9Sr0.1CuO4薄膜的电输运性质
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 附件

    • 相关论文文献

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