【摘要】：研究材料內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)行為以及電子間相互作用是凝聚態(tài)物理的核心問(wèn)題,為此,人們研發(fā)了不同的實(shí)驗(yàn)手段,比如角分辨光電子能譜,掃描隧道譜,中子散射以及一些與光散射相關(guān)的光譜學(xué)測(cè)量手段等等,這其中,基于同步輻射的X射線散射,特別是共振(非)彈性X射線散射扮演著一個(gè)至關(guān)重要的角色。近年來(lái),得益于第三代同步輻射的運(yùn)行以及機(jī)械工藝方面的進(jìn)步,共振(非)彈性X射線散射實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到了快速發(fā)展,因而與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)手段在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域,特別是其中的強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,所以本論文主要包括以下四個(gè)部分:Ⅰ英國(guó)鉆石同步輻射中心的共振非彈性X射線散射實(shí)驗(yàn)線站。優(yōu)良的光學(xué)設(shè)計(jì)以及機(jī)械加工使得該線站擁有目前世界上最先進(jìn)的共振非彈性X射線散射譜儀之一,為此我們介紹了該線站的光學(xué)設(shè)計(jì)和一些光學(xué)元件的調(diào)試方法;除此之外,我們也發(fā)展了一套處理該線站實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法,這些有助于人們能夠更好地理解該實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Ⅱ共振非彈性X射線散射在KCuF_3軌道和自旋動(dòng)力學(xué)行為上的應(yīng)用。超高的能量分辨率揭示出KCuF_3中的一些有色散行為的低能激發(fā)和無(wú)色散行為的高能激發(fā);通過(guò)與理論對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn)低能激發(fā)是來(lái)自體系的自旋動(dòng)力學(xué)行為,而高能激發(fā)則是體系內(nèi)一些局域的軌道間激發(fā),這些結(jié)果促使人們重新認(rèn)識(shí)KCuF_3中的長(zhǎng)程軌道元激發(fā)。Ⅲ共振非彈性X射線散射對(duì)Bi_2Sr_(2-x)La_xCuO_(6+δ)中的短程電荷序結(jié)構(gòu)研究。短程電荷序結(jié)構(gòu)已被證實(shí)為銅基高溫超導(dǎo)體中的一種普適現(xiàn)象。在本項(xiàng)工作中,我們成功地在O K吸收邊觀測(cè)到該結(jié)構(gòu),與此同時(shí),空穴摻雜依賴(lài)結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)在輕微過(guò)摻雜區(qū)域不存在;結(jié)合Cu L_3吸收邊顯示的低能聲子畸變行為,我們的觀測(cè)能夠幫助人們更好地認(rèn)識(shí)短程電荷序結(jié)構(gòu)與銅基高溫超導(dǎo)體中其他電子態(tài)之間的關(guān)系。Ⅳ共振彈性X射線散射對(duì)Sr_2IrO_4磁結(jié)構(gòu)在激光擾動(dòng)下的馳豫行為研究。在激光擾動(dòng)下,我們發(fā)現(xiàn)Sr_2IrO_4磁結(jié)構(gòu)的恢復(fù)表現(xiàn)出兩個(gè)時(shí)間參數(shù),其中快速恢復(fù)與Sr_2IrO_4自旋自由度相關(guān),而慢恢復(fù)行為抖動(dòng)比較大,可能是由系統(tǒng)在恢復(fù)過(guò)程中形成的雜亂無(wú)序的磁疇之間競(jìng)爭(zhēng)所導(dǎo)致的。
【圖文】：

圖 1.1 Mott-Hubbard 絕緣體機(jī)制。Figure 1.1 Mechanism of Mott-Hubbard Insulator.型及 Heisenberg 模型bard 模型基礎(chǔ)上，當(dāng) U 遠(yuǎn)大于 ，即滿足 / 1時(shí)處理下可轉(zhuǎn)換成 t-j 哈密頓量[2]： + . ., 12 4 12 4 2 ， 是自旋為 1/2 的算符，滿足 =

圖 1.2 t-j 模型的空穴摻雜。（a）一維體系：空穴的出現(xiàn)使得電子的電荷（和自旋（spinon）分離開(kāi)；（b）二維體系。Figure 1.2 The hole-doping of t-j model. (a) One dimensional situation: thholes introduce the separation of spinon and holon; (b) Two dimensional cas當(dāng)系統(tǒng)中的電子填充低于一半，即存有空穴時(shí)，電子有一定的概率在置間跳躍，此時(shí)公式 1.2 中的第一項(xiàng)和第三項(xiàng)將會(huì)擾動(dòng)半填充情況下的反構(gòu)使得系統(tǒng)在不同維度下表現(xiàn)出不同的行為。比如，對(duì)于一維體系，如圖 中所示，空穴的引入并沒(méi)有完全破壞反鐵磁序，而是使得電子的電荷和自分離[3-4]；對(duì)于二維體系，以銅基高溫超導(dǎo)體為例，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在少量的空下體系的磁相互作用并沒(méi)有減弱很多，但在低溫下，這些摻雜的空穴在體發(fā)形成電荷序結(jié)構(gòu)[5-7]，同時(shí)體系也表現(xiàn)出一定的超導(dǎo)電性[8]。究竟公式 三項(xiàng)如何在空穴摻雜下演化和競(jìng)爭(zhēng)以決定體系的物理行為目前還沒(méi)有被理解，在第五章中，我們將從實(shí)驗(yàn)上研究二維體系銅基高溫超導(dǎo)體
【學(xué)位授予單位】：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)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：2664031