本文關(guān)鍵詞：新型量子功能材料的高壓合成和壓力效應(yīng)研究

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【摘要】：本論文主要介紹高壓在銅氧化物超導(dǎo)體合成方面,以及在新型量子功能材料如鐵基超導(dǎo)體和拓?fù)浣^緣體壓力效應(yīng)研究方面的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括:(一)在高溫高壓下制備了Sr2CuO3+δ超導(dǎo)體,對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的結(jié)構(gòu)和物性研究。在本組劉清青博士原有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,在具有最佳摻雜的Sr2CuO3.4超導(dǎo)體中,大大提升了超導(dǎo)相含量,同時(shí)得到了Tc=75K和Tc=48K兩個(gè)超導(dǎo)相共存材料。通過透射電鏡分析,并將其與高壓制備的Tc=75K樣品,退火處理后的Tc=89K與Tc=95K樣品透射電鏡結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得知Tc=48K樣品新相具有對(duì)稱性為2√2ap×2√2ap×cp的Pmmm調(diào)制結(jié)構(gòu),并繪制出所有已知超導(dǎo)相與其調(diào)制結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)表。(二)對(duì)新發(fā)現(xiàn)的具有四方超導(dǎo)相的FeS進(jìn)行了系統(tǒng)的壓力下電輸運(yùn)以及結(jié)構(gòu)研究。當(dāng)加壓至0.4GPa時(shí),即有小部分的四方相FeS轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)并且一直存在。在更高的7.4GPa出現(xiàn)正交相,9.0GPa轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡苯Y(jié)構(gòu)。四方相FeS的超導(dǎo)在壓力下被抑制,這一點(diǎn)與四方相的FeSe材料不同。隨著壓力增加,S-Fe-S鍵角略微變化,壓力下的不穩(wěn)定性使陰離子高度變小,遠(yuǎn)離1.38?。陰離子高度的減小以及壓力下結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定可能是導(dǎo)致超導(dǎo)被壓制的主要原因。另外由四方相到正交相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的金屬-半導(dǎo)體相變?cè)?.0GPa被觀測(cè)到。9.6GPa以后的電阻反常上升可能是由于單斜結(jié)構(gòu)的電子能帶結(jié)構(gòu)變換引起的。結(jié)構(gòu)相變與陰離子高度決定了壓力對(duì)超導(dǎo)性的抑制,這也側(cè)面印證了對(duì)FeS超導(dǎo)體陰離子高度相比FeX4的四面體規(guī)則性來說是決定超導(dǎo)溫度的主要因素這一觀點(diǎn)。最終,我們建立了四方相FeS的壓力溫度相圖,揭示了超導(dǎo)相FeS的結(jié)構(gòu)和物性隨壓力的變化。(三)通過進(jìn)行壓力下的電輸運(yùn)性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)量并輔以理論計(jì)算,系統(tǒng)研究了拓?fù)浣^緣體HfTe5的壓力效應(yīng)。結(jié)果表明,伴隨壓力的升高可能先由弱拓?fù)湫韵驈?qiáng)拓?fù)湫赞D(zhuǎn)變,同時(shí)因?yàn)長(zhǎng)ifshitz相變而產(chǎn)生的電阻異常所在溫度Tp隨著壓力出現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)。壓力上升到5.5GPa,Tp最大并伴隨著超導(dǎo)現(xiàn)象的出現(xiàn)。該超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度在20GPa左右最高,達(dá)到約5K。高壓晶體結(jié)構(gòu)研究表明,隨著壓力增加由Cmcm相轉(zhuǎn)變?yōu)镃2/m相,進(jìn)而變?yōu)镻-1相,其中超導(dǎo)的出現(xiàn)是由C2/m結(jié)構(gòu)相變引起的�；诖�,我們對(duì)HfTe5壓力下的奇異拓?fù)淞孔蝇F(xiàn)象以及拓?fù)湎嘧兊陌l(fā)生有了更深入的認(rèn)識(shí),也通過壓力這一手段豐富了我們對(duì)于新型拓?fù)淞孔硬牧系难芯俊?br/> 【學(xué)位授予單位】：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)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O521.9;TB34

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本文編號(hào)：1281891