強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系中普遍出現(xiàn)的電子態(tài)旋轉(zhuǎn)對(duì)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(diǎn)的確認(rèn)對(duì)于理解高溫超導(dǎo)相圖具有重要意義。本論文著重研究電子型摻雜鐵基超導(dǎo)體的正常態(tài)四方相中向列漲落隨溫度和摻雜的演化關(guān)系,以及向列漲落與超導(dǎo)的關(guān)聯(lián)性。為了測量彈性電阻響應(yīng)所表征的向列漲落,我自主設(shè)計(jì)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(jí)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(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)、相圖等,對(duì)向列相的起源和超導(dǎo)配對(duì)機(jī)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(nèi)容:(1)第二章介紹了鐵基超導(dǎo)體BaFe_(2-x)Ni_xAs_2的單晶生長。對(duì)基于壓電陶瓷彎曲片設(shè)計(jì)的原位單軸壓力裝置進(jìn)行了詳述。通過對(duì)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(shè)計(jì)思路、樣品安裝方法、測量精度等方面的優(yōu)缺點(diǎn),分析了可能影響測量的因素,并提出改進(jìn)方法。(2)利用該裝置,系統(tǒng)地研究了電子型摻雜鐵基超導(dǎo)體BaFe_(2-x)Ni_xAs_2體系中的向列漲落隨摻雜的演化關(guān)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(guān)系。欠摻雜區(qū)向列極化率隨溫度遵循居里外斯型函數(shù):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(fù),暗示可能存在向列量子臨界點(diǎn)。這個(gè)結(jié)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(guān)系為無序的鼓包形式。鼓包頂點(diǎn)溫度T_h隨摻雜增加而增加,我們認(rèn)為鼓包溫度可能與向列漲落和晶格彈性能耦合有關(guān)。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(diǎn),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(hào)最強(qiáng)。由以上結(jié)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(shí)向列漲落依然存在,超導(dǎo)相整體處于向列漲落的背景中,向列漲落對(duì)超導(dǎo)的形成機(jī)理具有非常重要的作用。(4)我們測量壓力沿[100]方向時(shí),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(qiáng)度要小很多,但是符號(hào)一致。通過詳細(xì)測量ζ_((100))隨溫度和摻雜的變化關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)其在x=0.11摻雜樣品中信號(hào)最強(qiáng),正好對(duì)應(yīng)可能存在的向列量子臨界點(diǎn),說明其與量子漲落相關(guān)。過摻雜信號(hào)也存在鼓包,其T_h與[110]方向結(jié)果基本一致。雖然欠摻雜區(qū)域樣品信號(hào)存在上翹,可能來源于很強(qiáng)的[110]方向信號(hào)投影,但是其并不符合居里外斯行為。通過對(duì)比無反鐵磁序的FeSe_(1-x)S_x樣品的向列漲落我們認(rèn)為,欠摻雜區(qū)的很強(qiáng)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(hào)才是真正表征了向列量子臨界漲落。[100]和[110]方向過摻雜數(shù)據(jù)的零溫外延也在靠近x_c=0.11時(shí)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(qiáng)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(gè)違背伊辛型向列序模型的信號(hào)ζ_((100))很可能是與量子臨界點(diǎn)附近向列漲落表現(xiàn)出各向同性有關(guān)。(5)我們緊接著詳細(xì)研究了向列漲落與超導(dǎo)的關(guān)聯(lián)。通過對(duì)過摻雜樣品T_c隨單軸壓力變化關(guān)系的研究,我們發(fā)現(xiàn)T_c對(duì)單軸壓力的響應(yīng)可以分為各向同性的線性響應(yīng)和各向異性的非線性響應(yīng)。T_c(p)關(guān)系可以由公式:T_c(p)=T_c~0+Bp+Cp~2(1-Dp~2),擬合。系數(shù)B表征了超導(dǎo)對(duì)壓力的各向同性響應(yīng),系數(shù)C包含了向列-超導(dǎo)關(guān)聯(lián)。(6)通過對(duì)假定的向列量子臨界點(diǎn)x=0.11附近樣品的測量,我們發(fā)現(xiàn)T_c的響應(yīng)具有樣品依賴性。詳細(xì)分析表明超導(dǎo)對(duì)單軸壓力的各向同性響應(yīng)系數(shù)B隨向列相變溫度T~′成線性關(guān)系,且在T~′=0所對(duì)應(yīng)的量子臨界點(diǎn)x=x_c處連續(xù)過零,發(fā)生變號(hào)。而反映各向異性響應(yīng)的系數(shù)C則為基本不隨T~′(或摻雜)變化的負(fù)值,說明向列和超導(dǎo)序參量之間存在競爭。這些結(jié)果與過摻雜測量一致。同時(shí),根據(jù)理論描述,C的正負(fù)性很可能反映了體系超導(dǎo)的對(duì)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(dǎo)的關(guān)聯(lián)及超導(dǎo)配對(duì)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(xué)浮區(qū)法成功生長高質(zhì)量過摻雜電子型銅基超導(dǎo)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(jìn)光學(xué)浮區(qū)爐光源生長出優(yōu)質(zhì)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(dǎo)反鐵磁序和低能自旋激發(fā)模的結(jié)果。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O511.3;O78

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本文編號(hào)：2816287