本文關(guān)鍵詞：新型層狀超導(dǎo)體的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超導(dǎo)電性于1911年被發(fā)現(xiàn)后,作為重要的宏觀量子現(xiàn)象,一直是凝聚態(tài)物理中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。理論上,人們致力于揭示超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制。BCS理論很好地解釋了常規(guī)超導(dǎo)的微觀機(jī)制,但是非常規(guī)超導(dǎo)體的出現(xiàn)給超導(dǎo)理論帶來了新的挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)上,人們通過化學(xué)摻雜、物理壓力和設(shè)計(jì)合成新的材料以不斷地探索新的超導(dǎo)體,一方面為研究超導(dǎo)微觀機(jī)制提供新的平臺(tái),另一方面為實(shí)際應(yīng)用尋找具有更高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料由元素超導(dǎo)體、合金超導(dǎo)體慢慢地發(fā)展為氧化物超導(dǎo)體等具有較復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的化合物。自銅氧化物超導(dǎo)和鐵基超導(dǎo)體相繼被發(fā)現(xiàn)以來,層狀超導(dǎo)體成為了人們研究的熱點(diǎn)。從晶體結(jié)構(gòu)上分析,這些層狀材料一般由負(fù)責(zé)超導(dǎo)電性的“活性層”和其他可以進(jìn)行化學(xué)摻雜引入載流子的“載流子庫層”在晶體c方向堆疊而成；從物理性質(zhì)上分析,這些層狀超導(dǎo)體都存在所謂的母體化合物,一般來說母體化合物是反鐵磁的半導(dǎo)體或半金屬,通過化學(xué)摻雜或物理壓力來引發(fā)超導(dǎo)電性。由此,尋找適合的超導(dǎo)母體材料進(jìn)行化學(xué)摻雜研究和設(shè)計(jì)合成包含“活性層”的新材料是實(shí)驗(yàn)上探索新的超導(dǎo)體合理的途徑。本文的研究即因循這兩種可能的途徑來探索新的層狀超導(dǎo)材料。LaMnAsO是與鐵基超導(dǎo)體母體化合物L(fēng)aFeAsO同構(gòu)的四元化合物,同時(shí)也是反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)317 K的莫特絕緣體。我們?cè)噲D以Sr部分替代La引入空穴載流子,期望將其變?yōu)榻饘賹?dǎo)電并抑制反鐵磁序,以銅氧化物與鐵基超導(dǎo)體的經(jīng)驗(yàn),這樣極有可能引發(fā)超導(dǎo)電性。我們成功制備了多晶樣品La1-xSrxMnAsO(x=0,0.02,0.06,0.08,0.1),并進(jìn)一步測(cè)量其物性。結(jié)果表明,空穴摻雜的確使其導(dǎo)電發(fā)生絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變,但磁有序只受到了輕微的抑制,也未能在這個(gè)體系中觀察到超導(dǎo)電性。迄今為止發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)體主要分為四大家族,之后又有一些體系被相繼發(fā)現(xiàn)。他們的超導(dǎo)活性層都是[Fe2As2]層,因此設(shè)計(jì)包含此類二維層的化合物也是探索新超導(dǎo)體的捷徑。[Fe2As2]層具有一定“彈性”,能與多種二維層結(jié)合形成穩(wěn)定化合物。我們發(fā)現(xiàn)一類[Ti2As2O]層具有與[Fe2As2]層相近的晶胞參數(shù),并且他們都能與Ba2+結(jié)合,在此基礎(chǔ)上我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的晶體結(jié)構(gòu),并且合成了Ba2Ti2Fe2As4O這個(gè)新的化合物。電磁測(cè)量結(jié)果表明,Ba2Ti2Fe2As4O是一個(gè)無需化學(xué)摻雜而由二維層之間電荷轉(zhuǎn)移引發(fā)的具有21 K轉(zhuǎn)變溫度的鐵基超導(dǎo)體。在這之后,我們又通過自助熔方法成功生長了Ba2Ti2Fe2As4O單晶樣品并進(jìn)一步研究了其超導(dǎo)性質(zhì)。鉍硫系超導(dǎo)體是新近發(fā)現(xiàn)的一類包含[Bi2S4]層的二維層狀材料。事實(shí)上[Bi2S4]層只是一類二維層[MnXn+2](M=Pb,Bi;X=S,Se,Te)n=2的特例,這意味著可以設(shè)計(jì)包含[MnXn+2]層的化合物以探索新的超導(dǎo)體。在考慮晶格匹配和電價(jià)平衡后,我們?cè)O(shè)計(jì)并成功合成了包含[La2O2]層和[Pb2Bi2S6]層的化合物L(fēng)aPbBiS3O。物性研究表明LaPbBiS3O是一個(gè)窄帶半導(dǎo)體且具有良好的熱電性能。作為與LaBiS2O體系類似的鉍硫系超導(dǎo)母體,一定的化學(xué)摻雜很可能在LaPbBiS3O中引發(fā)超導(dǎo)電性。
【關(guān)鍵詞】：層狀超導(dǎo)體 化學(xué)摻雜 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O511.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 緒論12-38
• 1.1 超導(dǎo)基本現(xiàn)象12-13
• 1.2 超導(dǎo)理論發(fā)展13-15
• 1.3 超導(dǎo)材料的發(fā)展15-38
• 2 La_(1-x)Sr_xMnAsO的摻雜研究38-46
• 2.1 引言38
• 2.2 研究動(dòng)機(jī)38-39
• 2.3 樣品制備39
• 2.4 物性表征39-46
• 3 Be_2Ti_2Fe_2As_4O：新的鐵基超導(dǎo)體46-64
• 3.1 引言46
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46-47
• 3.3 樣品制備47-48
• 3.4 物性表征48-56
• 3.5 單晶的生長與性質(zhì)表征56-64
• 4 LaPbBiS_3O：可能的鉍硫系超導(dǎo)母體化合物64-74
• 4.1 引言64
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64-66
• 4.3 樣品制備66
• 4.4 物性表征66-74
• 參考文獻(xiàn)74-84
• 作者簡(jiǎn)歷84-86
• 發(fā)表文章目錄86-87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Structural and superconducting properties of LaFeAs_(1-x)Sb_xO_(1-y)F_y[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2010年07期

  本文關(guān)鍵詞：新型層狀超導(dǎo)體的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：319493