發(fā)布時間：2020-09-10 20:29

　　 強關聯(lián)電子體系中普遍出現(xiàn)的電子態(tài)旋轉對稱性由C_4到C_2的破缺意味著可能存在電子向列相。電子向列相的發(fā)現(xiàn)以及向列相量子臨界點的確認對于理解高溫超導相圖具有重要意義。本論文著重研究電子型摻雜鐵基超導體的正常態(tài)四方相中向列漲落隨溫度和摻雜的演化關系,以及向列漲落與超導的關聯(lián)性。為了測量彈性電阻響應所表征的向列漲落,我自主設計了基于壓電陶瓷彎曲片的緊湊型原位單軸壓力裝置。該裝置提高了測量精度,廣泛用于毫米級樣品的單軸壓力彈性電阻測量。本論文在引言部分簡單介紹了銅氧化物和鐵基高溫超導體的晶體結構、相圖等,對向列相的起源和超導配對機制做了討論。最后概述了量子相變的基本概念。論文包括以下內容:(1)第二章介紹了鐵基超導體BaFe_(2-x)Ni_xAs_2的單晶生長。對基于壓電陶瓷彎曲片設計的原位單軸壓力裝置進行了詳述。通過對比其他壓電陶瓷材料類的原位單軸壓力裝置,闡述了此裝置的設計思路、樣品安裝方法、測量精度等方面的優(yōu)缺點,分析了可能影響測量的因素,并提出改進方法。(2)利用該裝置,系統(tǒng)地研究了電子型摻雜鐵基超導體BaFe_(2-x)Ni_xAs_2體系中的向列漲落隨摻雜的演化關系。測量單軸壓力沿四方[110]方向電子態(tài)向列極化率ζ_((110))=d(?R/R_0)/dp隨溫度變化關系。欠摻雜區(qū)向列極化率隨溫度遵循居里外斯型函數:ζ_((110))=A/(T-T~′)+y_0。平均場向列相變溫度T~′隨摻雜增多被逐漸壓制,在最佳摻雜附近T~′變負,暗示可能存在向列量子臨界點。這個結果支持了之前的彈性電阻測量工作。(3)由于我們的單軸壓力裝置提高了測量精度,所以首次觀察到過摻雜區(qū)域向列漲落隨溫度變化關系為無序的鼓包形式。鼓包頂點溫度T_h隨摻雜增加而增加,我們認為鼓包溫度可能與向列漲落和晶格彈性能耦合有關。由T_h隨摻雜變化外延可以發(fā)現(xiàn)其相交于向列量子臨界點,說明T_h表征了向列量子臨界漲落過渡區(qū)的溫度。通過T~′和T_h我們給出了量子臨界漲落漏斗形區(qū)域,但仍無法解釋欠摻雜區(qū)漲落信號最強。由以上結果,我們給出了目前為止摻雜范圍最全的向列漲落 摻雜的相圖。表明摻雜到重過摻樣品時向列漲落依然存在,超導相整體處于向列漲落的背景中,向列漲落對超導的形成機理具有非常重要的作用。(4)我們測量壓力沿[100]方向時,令人驚訝的發(fā)現(xiàn)也存在與[110]方向同樣的電阻變化。雖然強度要小很多,但是符號一致。通過詳細測量ζ_((100))隨溫度和摻雜的變化關系,我們發(fā)現(xiàn)其在x=0.11摻雜樣品中信號最強,正好對應可能存在的向列量子臨界點,說明其與量子漲落相關。過摻雜信號也存在鼓包,其T_h與[110]方向結果基本一致。雖然欠摻雜區(qū)域樣品信號存在上翹,可能來源于很強的[110]方向信號投影,但是其并不符合居里外斯行為。通過對比無反鐵磁序的FeSe_(1-x)S_x樣品的向列漲落我們認為,欠摻雜區(qū)的很強的向列漲落主要來源于條紋反鐵磁序的熱漲落,而[100]方向的信號才是真正表征了向列量子臨界漲落。[100]和[110]方向過摻雜數據的零溫外延也在靠近x_c=0.11時趨于發(fā)散,說明過摻雜的漲落行為具有量子屬性。由此,我們第一次給出了向列量子臨界漲落的相圖:背景為ζ_((100))表征的向列量子臨界漲落強度隨摻雜變化,量子臨界漲落的漏斗形區(qū)域由T~′和T_h給出的。這個違背伊辛型向列序模型的信號ζ_((100))很可能是與量子臨界點附近向列漲落表現(xiàn)出各向同性有關。(5)我們緊接著詳細研究了向列漲落與超導的關聯(lián)。通過對過摻雜樣品T_c隨單軸壓力變化關系的研究,我們發(fā)現(xiàn)T_c對單軸壓力的響應可以分為各向同性的線性響應和各向異性的非線性響應。T_c(p)關系可以由公式:T_c(p)=T_c~0+Bp+Cp~2(1-Dp~2),擬合。系數B表征了超導對壓力的各向同性響應,系數C包含了向列-超導關聯(lián)。(6)通過對假定的向列量子臨界點x=0.11附近樣品的測量,我們發(fā)現(xiàn)T_c的響應具有樣品依賴性。詳細分析表明超導對單軸壓力的各向同性響應系數B隨向列相變溫度T~′成線性關系,且在T~′=0所對應的量子臨界點x=x_c處連續(xù)過零,發(fā)生變號。而反映各向異性響應的系數C則為基本不隨T~′(或摻雜)變化的負值,說明向列和超導序參量之間存在競爭。這些結果與過摻雜測量一致。同時,根據理論描述,C的正負性很可能反映了體系超導的對稱性,所以此研究方法非常適合探究其他體系中向列漲落與超導的關聯(lián)及超導配對特征。(2-4)位于第三章,(5,6)位于第四章。另外,在第五章介紹了利用移行光學浮區(qū)法成功生長高質量過摻雜電子型銅基超導體Pr_(1-x)LaCe_xCuO_(4-δ)(PLCCO)單晶。講解了制備方法,影響生長的因素,最后我們通過改進光學浮區(qū)爐光源生長出優(yōu)質的單晶樣品并做了簡單的物性表征。第六章簡單介紹了利用中子散射研究了過摻雜PLCCO中磁場誘導反鐵磁序和低能自旋激發(fā)模的結果。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O511.3;O78

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本文編號：2816287