论文摘要
我们用光学浮区炉成功制备出了高质量的自旋一维链化合物CuGeO3单晶和自旋梯子化合物Sr14-xCaxCu24O41系列单晶样品,通过磁性质,输运性质和热电性质测量,得出以下结论：（1）在CuGeO3自旋-派尔斯转变温度（Tsp）以下,我们发现其磁化率（无论a方向或c方向）可以用一个无相互作用的二聚化磁矩模型来描述,拟合得到的磁激发能隙和其他方法一致。我们还发现磁场可以压制低温下顺磁杂质的居里-外斯磁化率项,说明磁场可以增强自旋的有序化程度。（2）我们利用光学浮区法在常压条件下成功地生长出自旋梯子化合物Sr14-xCaxCu24O41（SCCO）系列单晶,并研究了氧气压对晶体生长和晶体性质的影响。我们发现在常压氧气氛下可以制备出Ca含量小于8的大块高质量的SCCO晶体,但更高的Ca含量的样品仍然必须在高压氧气氛下（9atm）进行。采用XRD,EDX能谱和电阻率测量实验手段对不同方法制备出的SCCO单晶样品进行的分析测试表明,不同氧气压制备出的SCCO单晶样品差别较小,但高压氧气氛更有利于高Ca含量样品的晶体生长。（3）首次系统地测量了SCCO系列单晶的热电势。我们发现在x≤6时,从电阻和热电势上可以观测到电荷密度波（CDW）的形成,样品的基态是半导体型的。当x≥8时,尽管电阻率温度关系在低温下还是半导体型的,但是热电势的温度关系却在低温下呈现出金属行为。我们认为Ca掺杂量在8≤x≤11区间内,电阻的非金属行为是由于Ca掺杂引起的无序导致载流子的局域化。我们根据这些新的观测结果对Sr14-xCaxCu24O41体系的相图进行了修正,并提出在该体系中CDW和超导电性是相互竞争的,没有共存的迹象。