本文關(guān)鍵詞：鉍硫族超導(dǎo)休的結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性研究

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【摘要】：銅氧化物高溫超導(dǎo)體和鐵基高溫超導(dǎo)體是目前僅有的兩個非常規(guī)高溫超導(dǎo)體。雖然它們的超導(dǎo)機理還沒有得到很好的解釋,但是它們在結(jié)構(gòu)和研究過程上存在一些相似特征。這為人們探索研究新型高溫超導(dǎo)材料提供了寶貴的思路和經(jīng)驗。本文第一章簡要介紹了超導(dǎo)電性的基本概念和相關(guān)理論,然后重點介紹了銅氧化物高溫超導(dǎo)體和鐵基高溫超導(dǎo)體的研究歷程和最新進展。銅基和鐵基高溫超導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)上都是二維層狀材料,由空間層和超導(dǎo)層沿著晶軸方向相互堆疊而成。因此,二維層狀材料成為人們探索新型高溫超導(dǎo)材料的熱點。近年來發(fā)現(xiàn)的鉍硫基(BiCh2,Ch:S,Se)超導(dǎo)體就是二維層狀材料,并且研究探索的手段和方法,與鐵基超導(dǎo)體幾乎相同。由于鉍硫族化合物還存在一些拓撲絕緣體,比如Bi2Se3,Bi2Te3和Sb2Te3等,也備受人們關(guān)注。通過插層金屬原子和加壓等手段,在這些拓撲絕緣體中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)特性,如CuxBi2Se3和SrxBi2Se3。他們被認為是可能的拓撲超導(dǎo)體候選者,引起了人們密切關(guān)注。本文第二章對鉍硫族超導(dǎo)體進行簡單分類,并詳細介紹了各自的結(jié)構(gòu),超導(dǎo)特性以及最新研究進展。我們在對鉍硫族超導(dǎo)體的研究中,取得了一些有意義的成果。在Bi-O-S類超導(dǎo)體中,我們確認了先前報道的Bi4O4S3包含兩個相,90+%的Bi3O2S3超導(dǎo)相和微量的Bi2OS2絕緣相。通過對Bi3O2S3的結(jié)構(gòu),超導(dǎo)特性,電子結(jié)構(gòu)以及F摻雜效應(yīng)進行研究,發(fā)現(xiàn)它是具有多能帶結(jié)構(gòu)的常規(guī)第二類超導(dǎo)體。我們也通過F摻雜成功使Bi2OS2實現(xiàn)了超導(dǎo)電性,并且發(fā)現(xiàn)F的最佳摻雜比例只有ReO1-xFxBiS2的一半,約為0.24。這一部分內(nèi)容將在第三章詳細介紹。我們采用CsCl和KCl作為助熔劑,在國際上首次成功制備了LaO1-xFxBiSe2單晶樣品。我們發(fā)現(xiàn)F摻雜能夠有效提高樣品的超導(dǎo)特性,但是F最多只能夠摻雜0.5左右。不同晶格方向的上臨界磁場相差很大,表明它具有明顯的各向異性,經(jīng)測試擬合得到γs約為30。磁化率和比熱測量證明了它是體超導(dǎo)的,超導(dǎo)體積比幾乎為100%α。這部分內(nèi)容在第四章做出詳細介紹。我們課題組首次通過Sr原子插層Bi2Se3拓撲絕緣體,成功實現(xiàn)了2.9K的超導(dǎo)電性。Sr的摻入并沒有改變母體的晶體結(jié)構(gòu),強磁場下的SdH振蕩發(fā)現(xiàn)了狄拉克型的表面態(tài),因而他被認為有可能是所謂的拓撲超導(dǎo)體。我們在本文第五章著重研究了SrxBi2Se3的超導(dǎo)電性,并且發(fā)現(xiàn)它的超導(dǎo)體積比接近100%,而且在空氣中超導(dǎo)電性非常穩(wěn)定。另外,我們還研究了它的壓力效應(yīng),發(fā)現(xiàn)加壓可以有效抑制超導(dǎo)電性,并且降低載流子濃度。
【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】：2016
【分類號】：O511.3

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