本論文主要對(duì)幾種層狀硫族化物進(jìn)行制備和物性表征。對(duì)過(guò)渡族金屬硫族化物進(jìn)行插層,主要研究對(duì)其結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的影響;探索新型主族金屬層狀硫族化物,得到潛在超導(dǎo)母體。本論文得到的主要研究結(jié)果如下。首先,采用超聲化學(xué)方法,將堿金屬Na分別與乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺和二甲基乙二胺有機(jī)分子共同插層到FeSe層間,得到四種高質(zhì)量純相的新型Fe基超導(dǎo)體。四種超導(dǎo)體具有不同的晶體學(xué)對(duì)稱性,其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(T_c)都在46 K附近,表明插層的有機(jī)分子對(duì)于FeSe基超導(dǎo)體的T_c影響不大。依據(jù)中子粉末衍射數(shù)據(jù)確定Na_(0.39)(C_2N_2H_8)_(0.77)Fe_2Se_2的晶體結(jié)構(gòu),FeSe層被壓縮且插層的有機(jī)分子存在多重取向無(wú)序。不同于NH_3分子和金屬共插層FeSe的化合物,原位X射線衍射和核磁共振的結(jié)果表明,只有堿金屬易從Na_(0.39)(C_2N_2H_8)_(0.77)Fe_2Se_2中發(fā)生脫嵌,得到無(wú)載流子注入的(C_2N_2H_8)Fe_2Se_2插層化合物,并伴隨著超導(dǎo)電性的消失。我們的結(jié)果有助于加深對(duì)于FeSe基超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、摻雜水平和溫度驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)相變的理解,而這種有效的合成方法也為探索新型超導(dǎo)體提供了可能。其次,我們發(fā)現(xiàn)在室溫下Na_(0.35)(C_3N_2H_(10))_(0.426)Fe_2Se_2具有較大的正交畸變,并且沒(méi)有磁有序,在FeSe層之間“向列的”有序排列的1,3-丙二胺分子使該化合物的向列相穩(wěn)定存在。即使在低溫下其正交畸變比β-FeSe和大多數(shù)的FeAs基超導(dǎo)體大很多,卻具有46.5 K的T_c。第一性原理計(jì)算表明該“人造的”正交畸變對(duì)于能帶結(jié)構(gòu)具有選擇性的影響,在第一布里淵區(qū)內(nèi)的Г點(diǎn)和M點(diǎn)附近Fe的3d_(xz)和3d_(yz)軌道表現(xiàn)出不同的劈裂情況。我們的結(jié)果強(qiáng)烈支持,至少在高T_c的FeSe基超導(dǎo)體中,向列相與超導(dǎo)電性的出現(xiàn)無(wú)關(guān)。隨后,我們采用固相合成的方法,得到一系列Rb插層NbSe_2化合物的晶體結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性。結(jié)構(gòu)上,隨著Rb插層量的增加,Rb_xNbSe_2發(fā)生從0≤x≤0.025的2H相(空間群為P6_3/mmc),到x~0.2的6R相(空間群為R-3m),最終到0.375≤x≤0.5的2H相(空間群為P6_3/mmc)的結(jié)構(gòu)演化。此外,將6R相在750K退火,形成另外一個(gè)罕見(jiàn)的6H相(空間群為P6_3/mmc)。值得注意的是,6R和6H相都是首次在金屬插層的NbSe_2中獲得。根據(jù)上述結(jié)果,建立Rb_xNbSe_2(0≤x≤0.5)的相圖。物性上,Rb_xNbSe_2在0-0.025的范圍內(nèi)為超導(dǎo)相,其T_c以一種L型的方式,從x=0的7.2 K下降為x=0.025的4.2 K。其T_c的下降速率類(lèi)似于磁性Fe插層的下降速率,大于Cu、Ga和Li插層的下降速率。建立Rb_x NbSe_2(0≤x≤0.025)的超導(dǎo)相圖,并與Li_x NbSe_2、Cu_xNbSe_2、Fe_xNbSe_2和Ga_x NbSe_2的超導(dǎo)性質(zhì)進(jìn)行比較。經(jīng)過(guò)討論發(fā)現(xiàn),NbSe_2超導(dǎo)電性的抑制與插層元素的離子半徑、價(jià)態(tài)以及磁性有關(guān)。Rb_xNbSe_2在0.2-0.5的成分范圍內(nèi)都表現(xiàn)為順磁性,電學(xué)性質(zhì)都類(lèi)似于金屬,在2 K以上沒(méi)有觀察到超導(dǎo)電性。最后,設(shè)計(jì)并合成兩種新型BiS基層狀化合物:Bi_5O_4S_3Cl和Bi_3O_2S_2Cl。Bi_5O_4S_3Cl中存在罕見(jiàn)的BiS_3層狀結(jié)構(gòu)單元,Bi與S為六配位。低溫下,Bi_5O_4S_3Cl和Bi_3O_2S_2Cl的電阻率都存在類(lèi)似超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的明顯下降,表明兩者為潛在的超導(dǎo)母體。第一性原理計(jì)算表明,Bi_5O_4S_3Cl具有0.344 eV的帶隙,向其引入一定量的S空位,注入載流子,其從半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘�。�?duì)Bi_5O_4S_3Cl的Bi位摻Pb,注入載流子,T_c和超導(dǎo)相體積含量都明顯提高。Bi_5O_4S_3Cl和Bi_3O_2S_2Cl為探索新型BiCh基層狀超導(dǎo)體提供了可能。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB303
【部分圖文】：

1.1（a）典型的兩層扭轉(zhuǎn)石墨烯的示意圖以及四探針?lè)y(cè)量示意圖。（b）兩層1.05 °的“魔角”石墨烯的相圖[4]。 1.1 (a) Schematic diagram of a typical two-layer twisted graphene device and a fousurement. (b) Phase diagram of two layers of "magic angle" graphene with a differe1.05 °[4].狀化合物層狀化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法狀化合物為我們提供了很多新奇和有趣的物理和化學(xué)性質(zhì)。由于其子結(jié)構(gòu)的二維特性，使其具有異常的電子和磁學(xué)性質(zhì)。層狀化合物定層和支撐層（或者載流子庫(kù)層）構(gòu)成。層狀化合物的物性主要由定，而層中的金屬元素起到了至關(guān)重要的作用，包括金屬元素的種

第 1 章 緒論外，對(duì)于范德瓦爾斯型層狀化合物，可采用插層方式研究其結(jié)構(gòu)與物性。例如，在圖 1.2（c）中，H2O 插層 NaxCoO2得到具有超導(dǎo)電性的 NaxCoO2 yH2O（空間群為 P63/mmc），當(dāng) x = 0.3 時(shí)達(dá)到最佳摻雜，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）為 4.3 K[7, 8]。NaxCoO2盡管具有二維的電子結(jié)構(gòu)，但卻具有三維的磁結(jié)構(gòu)，在面內(nèi) Co 的自旋為鐵磁排列，面間為反鐵磁排列。當(dāng) H2O 插層后，CoO2層相互排斥，導(dǎo)致二維的磁漲落，進(jìn)而誘發(fā)超導(dǎo)電性。H2O 在其中起到重要作用，CoO2層作為傳導(dǎo)電層[9]。

圖 1.3（a）Hg 的電阻隨溫度的變化曲線[12]。（b）超導(dǎo)體的完全抗磁性[13]。（c）第 I 類(lèi)和第II 類(lèi)超導(dǎo)體[13]。Figure 1.3 (a) The temperature dependence of resistance for Hg[12]. (b) The perfect diamagnetismfor superconductor[13]. (c) The type-I and type-II superconductors[13].關(guān)于超導(dǎo)機(jī)理的解釋，從最初的二流體模型[14]、到Ginzburg-Landau方程[15]、以及 BCS（Bardeen、Cooper 和 Schrieffer）理論[16]。Ginzburg-Landau 方程是Ginzburg 和 Landau 基于自由能極小理論，在磁場(chǎng)作用下，利用二級(jí)相變理論得到的兩個(gè)方程。通過(guò)該方程可以得到超導(dǎo)電子濃度的相干長(zhǎng)度以及超導(dǎo)磁通量子化[17]。對(duì)于 BCS 理論，能用 BCS 理論解釋的為傳統(tǒng)超導(dǎo)體，其他為非傳統(tǒng)超導(dǎo)體。在傳統(tǒng)超導(dǎo)體中，電子在正常態(tài)形成費(fèi)米球分布，從正常態(tài)進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)時(shí)，在正常態(tài)處于費(fèi)米面附近動(dòng)量和自旋相反的兩個(gè)電子通過(guò)電聲耦合相互作用，產(chǎn)生相互吸引，兩兩配對(duì)，形成 Cooper 對(duì)，其能量低于正常態(tài)費(fèi)米面能量，形成
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 楊夢(mèng)楠;;高硅高鈦鋁合金鑄棒粗大化合物的研究[J];鋁加工;2018年02期

2 劉平;打鼾無(wú)痛療法在狗體通過(guò)試驗(yàn)[J];獸醫(yī)科技信息;1994年05期

3 ;氨基巴豆酸酯的生產(chǎn)[J];乙醛醋酸化工;2018年08期

4 鄒曉亮;顧君;孫雨人;錢(qián)群;;Boc保護(hù)的二胍基化合物的合成及自組裝[J];上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2018年01期

5 李美霞;在含鈷粘合活化劑和直流電作用下粘合化合物形成的特點(diǎn)[J];橡膠譯叢;1995年04期

6 汪秋安;;肉類(lèi)香味化合物形成的模式反應(yīng)及其應(yīng)用[J];中國(guó)調(diào)味品;1993年12期

7 張莉;唐新峰;高文斌;;牛血清白蛋白對(duì)Na_xCo_2O_4化合物形成的影響[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2008年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 范曉;幾種層狀硫族化合物的結(jié)構(gòu)與物性研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 姜爽;啶酰菌胺多晶型及溶劑化合物研究[D];天津大學(xué);2018年

2 劉藝;多組分反應(yīng)合成1,2,3-三唑化合物的研究[D];武漢工程大學(xué);2018年

3 張莉靜;四苯基乙烯化合物和配合物的設(shè)計(jì)合成及其熒光性能研究[D];遼寧師范大學(xué);2018年

4 任曉艷;基于Keggin型雜多鎢酸鹽的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化化合物的合成，結(jié)構(gòu)表征和性質(zhì)研究[D];東北師范大學(xué);2018年

5 范林濤;基于立方烷型鹵化亞銅簇單元構(gòu)筑的多重刺激響應(yīng)材料[D];福州大學(xué);2017年

6 倪玨宸;新型功能芴類(lèi)化合物、三氮唑類(lèi)化合物的合成及其熒光傳感性能研究[D];遼寧師范大學(xué);2017年

7 田鳳云;DTPA—堿基衍生物—Eu配合物在分析與檢測(cè)堿基化合物中的應(yīng)用[D];遼寧大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2866165