發(fā)布時間：2018-03-10 07:23

  本文選題：鐵基超導(dǎo)體　切入點：角分辨光電子能譜　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超導(dǎo)作為一種新奇的宏觀量子現(xiàn)象,自從被發(fā)現(xiàn)開始,就成為凝聚態(tài)物理學(xué)研究中的熱點之一,超導(dǎo)電性以其獨特的魅力持續(xù)不斷地吸引著實驗和理論科學(xué)家的關(guān)注。銅氧高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn),更是將非常規(guī)超導(dǎo)的探索和機理研究推向整個凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域研究的最前沿。時至今日,尋找超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度更高的超導(dǎo)體和理論上解答高溫超導(dǎo)電性的機理仍然是凝聚態(tài)物理學(xué)研究中最重要的問題之一。角分辨光電子能譜(ARPES)技術(shù)由于可以直觀的探測材料內(nèi)部電子動量與能量之間的依賴關(guān)系,即材料中能帶結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系,已成為凝聚態(tài)物理學(xué)特別是高溫超導(dǎo)研究中最為重要的實驗手段之一。2008年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)體,是目前為止人們所發(fā)現(xiàn)的第二類高溫超導(dǎo)材料。鐵基超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn),迅速引起了對高溫超導(dǎo)研究的一股新熱潮,同時也為高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域開辟了一條新的道路。鐵基超導(dǎo)機理的研究,是高溫超導(dǎo)機理研究中的一個重要組成部分,理解其豐富的物理內(nèi)涵對整個凝聚態(tài)物理研究都會產(chǎn)生非常重要的影響。研究高溫超導(dǎo)機理,就是要從根源上找出導(dǎo)致超導(dǎo)電子配對的原因,并給出準確的理論描述,并在此基礎(chǔ)上預(yù)言新的實驗現(xiàn)象。對于鐵基超導(dǎo)體,目前理論方面兩種主流觀點的分歧點主要集中在鐵基超導(dǎo)體電子的關(guān)聯(lián)強度。在鐵基超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)伊始,這一差別使得大家對是否可以將鐵基超導(dǎo)體(及其母體化合物)看作強關(guān)聯(lián)電子體系產(chǎn)生了疑問。但是隨著鐵硒化合物的發(fā)現(xiàn),弱關(guān)聯(lián)的理論越來越受到挑戰(zhàn)。要對鐵基超導(dǎo)體的電子關(guān)聯(lián)強度進行深入研究,一個不可或缺的途徑是研究其電子結(jié)構(gòu)。角分辨光電子能譜技術(shù)可以實現(xiàn)對固體材料電子結(jié)構(gòu)最直接有效的探測,所以我們利用角分辨光電子能譜技術(shù),從電子的局域相互作用和巡游機制的角度出發(fā)對鐵基高溫超導(dǎo)體“Na-111"體系的電子結(jié)構(gòu)所進行了系統(tǒng)研究。第一章開始,我們首先簡單介紹了一下光電效應(yīng),并對從晶體中逸出的光電子進行了理論介紹：之后我們介紹了我們組內(nèi)的角分辨光電子能譜譜儀及其它相關(guān)實驗設(shè)備以及平時我們進行ARPES實驗的實驗流程和方法。最后簡要介紹了一下我們組正在發(fā)展的一種先進的實驗手段:Pump-probe,利用這種先激發(fā)后探測的全新實驗手段我們可以測量材料費米能級以上未占據(jù)態(tài)的電子結(jié)構(gòu)信息,從而可以獲得更多材料晶格電子自旋甚至電荷動力學(xué)的相關(guān)信息。在第二章中,我們首先簡單的介紹了一下超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷史,相關(guān)的理論進展,以及最先發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)體銅氧超導(dǎo)體。然后我們介紹了鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)過程,并從晶體結(jié)構(gòu)和相圖的角度出發(fā)介紹了目前為止所發(fā)現(xiàn)的4類主要的鐵基超導(dǎo)體。之后簡單的介紹了銅氧超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體之間的異同點。同時對本文中我們所要研究的體系的母體化合物NaFeAs的電子結(jié)構(gòu)進行了簡要介紹,最后我們回顧了目前兩種主流的鐵基超導(dǎo)理論：局域相互作用機制和巡游機制。在第三章中我們測量了一系列Co摻雜NaFeAs樣品(x=0.028,0.061,0.075,0.109),我們的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)整體上電子能帶的色散隨著摻雜沒有明顯的變化,Co摻雜的基本作用是引入電子型載流子,增加載流子濃度。與銅基高溫超導(dǎo)材料的載流子摻雜效應(yīng)非常不同,鐵基超導(dǎo)材料中這種載流子濃度的增加并沒有改變局域的電子關(guān)聯(lián)強度。我們的研究結(jié)果表明這個體系里超導(dǎo)隨摻雜的消失與載流子濃度增加引起的費米面結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。同時,我們發(fā)現(xiàn)過摻雜非超導(dǎo)NaFe1-xCoxAs樣品的費米面結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)KFe2Se2的費米面結(jié)構(gòu)非常類似,進一步比較表明,這兩種材料中截然不同的超導(dǎo)電性可能與其中載流子的巡游性與局域電子關(guān)聯(lián)強度之間的平衡有密切關(guān)系。第四章我們測量了一系列Cu摻雜的NaFeAs樣品(NaFe1-xCuxAs, x= 0.019,0.045,0.14),我們發(fā)現(xiàn)Cu摻雜引入了額外的電子載流子,在重摻雜區(qū)域,布里淵區(qū)中間處空穴口袋消失,而一個新的電子口袋會出現(xiàn)。整體上電子能帶的色散隨著摻雜沒有明顯的變化,說明Cu的摻雜沒有改變局域的電子關(guān)聯(lián)。對載流子濃度的計算表明,隨著Cu摻雜的增加,每個Cu貢獻的額外電子載流子呈現(xiàn)減少的趨勢。此外,費米能級附近的電子態(tài)隨著摻雜濃度的增加而減少,這是由于Cu的摻雜導(dǎo)致了雜質(zhì)帶的出現(xiàn),使得態(tài)密度發(fā)生轉(zhuǎn)移。這解釋了為什么NaFe1-xCuxAs在高摻雜區(qū)電阻比較大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O511.3

【相似文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 崔勝濤;鈦基超導(dǎo)體“Na-111”體系電子結(jié)構(gòu)的角分辨光電子譜研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

，

本文編號：1592320