本文關鍵詞：新型層狀超導體的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超導電性于1911年被發(fā)現(xiàn)后,作為重要的宏觀量子現(xiàn)象,一直是凝聚態(tài)物理中一個重要的研究領域。理論上,人們致力于揭示超導體的超導機制。BCS理論很好地解釋了常規(guī)超導的微觀機制,但是非常規(guī)超導體的出現(xiàn)給超導理論帶來了新的挑戰(zhàn)。實驗上,人們通過化學摻雜、物理壓力和設計合成新的材料以不斷地探索新的超導體,一方面為研究超導微觀機制提供新的平臺,另一方面為實際應用尋找具有更高轉變溫度的超導體。超導材料由元素超導體、合金超導體慢慢地發(fā)展為氧化物超導體等具有較復雜晶體結構的化合物。自銅氧化物超導和鐵基超導體相繼被發(fā)現(xiàn)以來,層狀超導體成為了人們研究的熱點。從晶體結構上分析,這些層狀材料一般由負責超導電性的“活性層”和其他可以進行化學摻雜引入載流子的“載流子庫層”在晶體c方向堆疊而成；從物理性質(zhì)上分析,這些層狀超導體都存在所謂的母體化合物,一般來說母體化合物是反鐵磁的半導體或半金屬,通過化學摻雜或物理壓力來引發(fā)超導電性。由此,尋找適合的超導母體材料進行化學摻雜研究和設計合成包含“活性層”的新材料是實驗上探索新的超導體合理的途徑。本文的研究即因循這兩種可能的途徑來探索新的層狀超導材料。LaMnAsO是與鐵基超導體母體化合物LaFeAsO同構的四元化合物,同時也是反鐵磁轉變溫度高達317 K的莫特絕緣體。我們試圖以Sr部分替代La引入空穴載流子,期望將其變?yōu)榻饘賹щ姴⒁种品磋F磁序,以銅氧化物與鐵基超導體的經(jīng)驗,這樣極有可能引發(fā)超導電性。我們成功制備了多晶樣品La1-xSrxMnAsO(x=0,0.02,0.06,0.08,0.1),并進一步測量其物性。結果表明,空穴摻雜的確使其導電發(fā)生絕緣體-金屬轉變,但磁有序只受到了輕微的抑制,也未能在這個體系中觀察到超導電性。迄今為止發(fā)現(xiàn)的鐵基超導體主要分為四大家族,之后又有一些體系被相繼發(fā)現(xiàn)。他們的超導活性層都是[Fe2As2]層,因此設計包含此類二維層的化合物也是探索新超導體的捷徑。[Fe2As2]層具有一定“彈性”,能與多種二維層結合形成穩(wěn)定化合物。我們發(fā)現(xiàn)一類[Ti2As2O]層具有與[Fe2As2]層相近的晶胞參數(shù),并且他們都能與Ba2+結合,在此基礎上我們設計了一種新的晶體結構,并且合成了Ba2Ti2Fe2As4O這個新的化合物。電磁測量結果表明,Ba2Ti2Fe2As4O是一個無需化學摻雜而由二維層之間電荷轉移引發(fā)的具有21 K轉變溫度的鐵基超導體。在這之后,我們又通過自助熔方法成功生長了Ba2Ti2Fe2As4O單晶樣品并進一步研究了其超導性質(zhì)。鉍硫系超導體是新近發(fā)現(xiàn)的一類包含[Bi2S4]層的二維層狀材料。事實上[Bi2S4]層只是一類二維層[MnXn+2](M=Pb,Bi;X=S,Se,Te)n=2的特例,這意味著可以設計包含[MnXn+2]層的化合物以探索新的超導體。在考慮晶格匹配和電價平衡后,我們設計并成功合成了包含[La2O2]層和[Pb2Bi2S6]層的化合物LaPbBiS3O。物性研究表明LaPbBiS3O是一個窄帶半導體且具有良好的熱電性能。作為與LaBiS2O體系類似的鉍硫系超導母體,一定的化學摻雜很可能在LaPbBiS3O中引發(fā)超導電性。
【關鍵詞】：層狀超導體 化學摻雜 結構設計
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O511.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 緒論12-38
• 1.1 超導基本現(xiàn)象12-13
• 1.2 超導理論發(fā)展13-15
• 1.3 超導材料的發(fā)展15-38
• 2 La_(1-x)Sr_xMnAsO的摻雜研究38-46
• 2.1 引言38
• 2.2 研究動機38-39
• 2.3 樣品制備39
• 2.4 物性表征39-46
• 3 Be_2Ti_2Fe_2As_4O：新的鐵基超導體46-64
• 3.1 引言46
• 3.2 結構設計46-47
• 3.3 樣品制備47-48
• 3.4 物性表征48-56
• 3.5 單晶的生長與性質(zhì)表征56-64
• 4 LaPbBiS_3O：可能的鉍硫系超導母體化合物64-74
• 4.1 引言64
• 4.2 結構設計64-66
• 4.3 樣品制備66
• 4.4 物性表征66-74
• 參考文獻74-84
• 作者簡歷84-86
• 發(fā)表文章目錄86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Structural and superconducting properties of LaFeAs_(1-x)Sb_xO_(1-y)F_y[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2010年07期

  本文關鍵詞：新型層狀超導體的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：319493