幾鐘磷族拓?fù)潆娮硬牧细邏何镄匝芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-05-07 05:26
【摘要】：近年來,人們借助數(shù)學(xué)中封閉曲面的拓?fù)浞诸惙椒?引入電子能帶結(jié)構(gòu)的拓?fù)洳蛔兞?發(fā)展了拓?fù)淠軒Ю碚�。在拓�(fù)淠軒Ю碚撝?拓?fù)潆娮硬牧鲜菍哂蟹瞧接雇負(fù)潆娮幽軒У牟牧系慕y(tǒng)稱。對新型材料——拓?fù)浣^緣體的成功預(yù)測是拓?fù)淠軒Ю碚摰囊淮筮M(jìn)展。拓?fù)浣^緣體的價帶和導(dǎo)帶之間具有類似于普通絕緣體的體能隙,電子不能在體態(tài)傳導(dǎo),但其表面存在受時間反演對稱性保護(hù)的金屬態(tài)或?qū)щ婋娮討B(tài)。緊接著人們通過研究自旋—軌道相互作用下的能帶結(jié)構(gòu)演化,預(yù)測了許多有趣的新型拓?fù)洳牧?如:拓?fù)浒虢饘�、拓�(fù)涑瑢?dǎo)體等。拓?fù)浒虢饘俚膶?dǎo)帶和價帶在動量空間呈現(xiàn)線性交叉,費米面縮小為費米點,能隙為零,這些特點導(dǎo)致其具有許多奇特的物理性質(zhì),例如:超高的載流子遷移率,輕的有效質(zhì)量,超大磁電阻效應(yīng)和手性異常導(dǎo)致的平行磁場下的負(fù)磁阻現(xiàn)象等等。拓?fù)涑瑢?dǎo)體是拓?fù)浣^緣體在超導(dǎo)體中的一種類比,具有Majorana束縛態(tài)、完全超導(dǎo)能隙的體態(tài)以及拓?fù)浔Ｗo(hù)的無能隙表面態(tài)。這些奇特的物理性質(zhì)使得拓?fù)潆娮硬牧显诘湍芎碾娮訉W(xué)器件、拓?fù)淞孔佑嬎愕阮I(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。壓力是一種干凈、有效的調(diào)控手段,可以有效地調(diào)控樣品的晶格結(jié)構(gòu)以及電子態(tài),尤其是量子態(tài)。鑒于近些年來拓?fù)潆娮硬牧涎芯款I(lǐng)域一系列新奇物性的發(fā)現(xiàn),我們基于金剛石對頂砧裝置,利用高壓粉末X射線衍射和高壓下電輸運實驗,并結(jié)合第一性原理計算,開展了幾種磷族拓?fù)潆娮硬牧系母邏何镄匝芯俊＞唧w研究內(nèi)容及成果如下:一、拓?fù)浒虢饘賂aSb2壓力效應(yīng)研究。研究表明:直至63.0 GPa,TaSb2的常壓單斜相能穩(wěn)定存在。隨著壓力的增加,電阻-溫度曲線保持金屬導(dǎo)電行為。在0.6 GPa～27.8 GPa的壓力區(qū)間內(nèi),低溫導(dǎo)電行為幾乎不變,表現(xiàn)出指數(shù)約為3的冪指數(shù)行為。與此同時,5 K磁阻滿足MR∞Bm關(guān)系,其中m=1.45±0.10。這些結(jié)果均表明了 TaSb2的拓?fù)浒虢饘賾B(tài)在27.8 GPa以下可能是魯棒的。除此之外,研究發(fā)現(xiàn),隨著壓力的增加,磁阻值的抑制與RRR值的減小直接相關(guān)。二、反鐵磁狄拉克半金屬NdSb中磁場誘導(dǎo)的變磁相變以及壓力誘導(dǎo)的鐵磁外爾半金屬相。研究表明:在1.3 K、高達(dá)60 T的條件下,NdSb的磁阻還未達(dá)到飽和,量級可達(dá)到1.77×106%。高場磁性測量結(jié)果顯示,在4.2 K時NdSb在9 T附近有一個反鐵磁到鐵磁態(tài)的轉(zhuǎn)變。伴隨著變磁相變,磁阻曲線出現(xiàn)了臺階式的下掉,類似于GMR效應(yīng)。Shubnikov-de Haas量子振蕩測量表明變磁相變引起了費米面的重構(gòu)。此外,在鐵磁態(tài),αα能帶是準(zhǔn)二維拓?fù)淦接沟碾娮淤M米口袋。另一方面,同步輻射X射線衍射表明NdSb在Pc～17 GPa左右發(fā)生了從Fm-3m相到P4/mmm相的結(jié)構(gòu)相變。伴隨著結(jié)構(gòu)相變,壓力誘導(dǎo)了由反鐵磁Dirac半金屬態(tài)到鐵磁Weyl相的磁相變和拓?fù)湎嘧�。此�?利用強(qiáng)磁場-超高壓-極低溫技術(shù),我們給出了NdSb樣品的完整磁相圖。三、PdBi2中壓力誘導(dǎo)的不可逆的超導(dǎo)演化。研究表明:壓力最初使α-PdBi2的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度有所增強(qiáng);然后直至臨界壓力Pc～8 GPa,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度幾乎不隨壓力變化。在該臨界壓力點,αα-PdBi2發(fā)生了從單斜α相到四方β相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。高壓下電阻實驗結(jié)果顯示.:在臨界壓力Pc之上,直至本文所達(dá)到的最高壓力42.9 GPa,β-PdBi2的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度保持在2.5 K左右。從最高壓力點退壓過程中,聲相被保留至常壓,而Tc呈現(xiàn)出不可逆的演化趨勢。四、Mo8Ga41超導(dǎo)電性的高壓研究。高壓下電阻實驗表明:從0 GPa增加至40 GPa,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc持續(xù)減小;且在更高壓力下消失。此外,Tc隨壓力的演化在19 GPa左右出現(xiàn)了一個不連續(xù)的異常扭折。隨著壓力的增加,晶格參數(shù)首先單調(diào)連續(xù)收縮;壓力達(dá)19 GPa時,樣品發(fā)生了非晶化。這些發(fā)現(xiàn)有助我們理解強(qiáng)電-聲子耦合超導(dǎo)體Mo8Ga41中的超導(dǎo)電性。
【圖文】：
逡逑圖１．２為各種類型的金剛石壓砧。其中圖（ａ）為最簡單的對頂砧，最高可產(chǎn)逡逑生１２０邋ＧＰａ的壓力［１５］。為了達(dá)到更高的壓力，Ｍａｏ和Ｂｅｌｌ發(fā)明了倒角的砧面［２］，，逡逑它可以被視為一個二級砧面（圖１．２（ａ）中間）。砧面直徑和斜角經(jīng)過微調(diào)和優(yōu)逡逑化后可產(chǎn)生高達(dá)３００－４００邋ＧＰａ的壓力［１６，１７］。二次倒角的金剛石對頂砧進(jìn)一步擴(kuò)逡逑展了該技術(shù)（圖１．２（ａ）底部）。這種帶倒角的壓砧不僅能達(dá)到更高的壓力，還逡逑能減小砧面邊緣的切應(yīng)力以保證金剛石不易破碎。最近，Ｄｕｂｒｏｖｉｎｓｋｙ等人報道逡逑了一種分離的半球形二階壓砧［１８］，如圖１．２（ｂ）所示，其可以產(chǎn)生高達(dá)７５０邋ＧＰａ逡逑的壓力。這種設(shè)計的壓砧具有很大的潛力，但目前尚未發(fā)展成一種可用于樣品逡逑研究的可重復(fù)的高壓技術(shù)。逡逑最初，金剛石砧只是一種商業(yè)性的為增光輝而將鉆石刻成多面體的切法。逡逑隨后
密封墊片提供了一個樣品腔，可以有效地限制了樣品的流動范圍。在高壓逡逑力下，金剛石對頂貼的Ｃｕｐｐｉｎｇ效應(yīng)進(jìn)一步有助于將樣品和墊片密封。站面外逡逑墊片的一部分形成一個厚環(huán)，像皮帶一樣支撐著對頂砧（圖１．３）。為了防止墊逡逑片的變形以及孔內(nèi)的樣品的爆裂，每次實驗前必須進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓之后的墊片，逡逑需要在其中心位置打孔�？墒褂梦⑿豌@孔機(jī)、電火花打孔機(jī)、激光或聚焦離子逡逑束（ＦＩＢ）等進(jìn)行打孔［２１］。一般孔的直徑約為金剛石臺面的三分之一，這樣能逡逑為待測樣品提供足夠的空間。逡逑Ｒｕｂｙ邋ｏｒ邋ｏｔｈｅｒ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｍａｒｋｅｒ邐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ邋ｍｅｄｉｕｍ逡逑Ｇａｓｋｅｔ逡逑圖１．３高壓樣品室的示意圖，包括：墊片、傳壓介質(zhì)、Ｒｕｂｙ或其他壓標(biāo)、樣品等。逡逑墊片材料的選擇一般具有特定的要求，例如：材料硬度高、具有化學(xué)惰性逡逑且不與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、好的延展性等等。目前實驗上常用的密封墊片為經(jīng)逡逑濟(jì)實惠的Ｔ３０１不銹鋼片。而在超高壓實驗中，更多的使用較硬的錸片和鎢片。逡逑此外，由于優(yōu)越的耐高溫特性，鉻鎳鐵合金和錸片經(jīng)常被用于高溫電阻測試中逡逑的ＤＡＣｓ。此外，為滿足一些特殊需求，復(fù)合墊片被設(shè)計出來；其砧面之外的逡逑區(qū)域為錸以優(yōu)化拉伸強(qiáng)度
【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】：2019
【分類號】：O469
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本文編號：2652505
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/wulilw/2652505.html
【圖文】：
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6 宋婷;氧化鎂晶體高壓物性的殼層模型研究[D];西北師范大學(xué);2009年
本文編號：2652505
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