La_(2-x)Sr_xCuO_4的高氧压处理与XPS研究

本文采用高氧压对 La_(2-x)Sr_xCuO_4进行处理.高氧压处理(2.3GPa,～800℃)不但对x=0组分及附近的样品提供过量的氧,使之成为超导体,而且可以使无氧缺位的状态保持到x=0.3.但电导率测量表明,高温超导相范围并没有扩展,因此排除了氧缺位的出现使超导相存在范围降低的看法.XPS 测量表明表面完全污染的 La_(2-x)Sr_xCuO_4样品与半导体 La_2CuO_4或 CuO 中 Cu~(2+) 谱一致,而未完全污染的样品表现出很宽的峰,明显包含局域态的 Cu~(2+)及LaCuO_3中的 Cu_(3+)成份.论文首次引入 La3d XPS 谱的伴线来研究超导体的电子态.对于“Clean”La_(1.85)Sr_(0.15)CuO_4及 La_2CuO_4,La3d XPS 谱具有完全不同的结构,前者伴线为 Shakedown,表明较低的费米能级位置,意味着强氧化态.后者为 Shake up,意味着较高的费米能级位置.在超导样品中,无法利用 O_(15)谱来区分污染样品表面还是处在深度氧化态的表面时,可用 La3d 谱来鉴别样品的表面.     

La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_xCuO_4超导电性的反常特性

分析并讨论了La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列单相性样品(x=0．08～0．25)的晶体结构和超导电性。结果表明,晶体结构随着Sr掺杂量的变化规律与La_(2-x)Sr_x CuO_4系列相似。超导电性方面,La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列超导转变温度均远小于相应的La_(2-x)Sr_xCuO_4系列组分。同La_(1．875)Ba_(0．125)CuO_4相似,La_(1．48)Nd_(0．4)Sr_(0．12)CuO_4处出现显著的极小值8K但高于La_(1．875)Ba_(0．125)CuO_4。La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列的超导电性明显与La_(2-x)Sr_x CuO_4系列有着不同的特性,虽然同La_(2-x) Ba_xCuO_4系列相似但仍有区别。我们从其晶体结构的反常变化的角度对La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列反常的超导电性做了初步的解释。     

(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2和(Ca_(0.89)Sr_(0.11))_2CuO_3晶体结构分析

本文报道在制备高 T_c 氧化物材料中发现的两个新相的晶体结构.其一是(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2,空间群属 P_(4/mmm),a=3.8644(?),C=3.2135(?);其二是(Ca_(0.89)Sr_(0.11)_2CuO_3,空间群为 I_(mmm),a=3.2826(?),b=3.7938(?),C=12.290(?).(Ca_(0.9)Sr_(0.1))CuO_2是 Bi 系和 Tl系超导氧化物结构的基本单元.     

Anderson局域化不是铜氧化合物高温超导电性变化的原因

通过对高温超导体中的元素替代效应进行分析,指出无论是在 CuO_2平面的元素替代还是不在 CuO_2平面的元素替代都不能用无序引起的载流子局域化来解释超导电性的变化和正常态性质变化.认为对超导电性根本负责的是 CuO_2平面中一定浓度的 O_(2p)空穴与 Cu3d轨道未配对的 dx~2-y~2电子的某种结合状态.     

零电阻温度超过90K的超导氧化物群体

已成功地合成了零电阻温度超过90K的七个ABO_3型结构的超导氧化物体系:Sr_(0.4)Y_(0.6)CuO_(3-y)和Ba_(0.4)Ln_(0.6)CuO_(3-Y)(Ln为Y,T,Tm,Dy,Gd,Er,Yb)。电测量结果表明,尽管各体系中的原子A的外层电子有明显的差别,其R(T)规律及高温超导转变行为几乎一致,而交流磁化率的测量则显示出由于磁性原子A不同所带来正常态△M(T)规律的差别。作者认为:在这些氧化物超导体中,ABO_3型结构中的Cu-O键会对电子的行为有着十分重要的作用,而且,在这种结构中,电子之间存在着很强的关联,磁散射的影响不足以破坏高温超导电性。     

缺Sr的Bi-2201相材料的微结构研究

对名义组份为Bi_2Sr_(2-x)□_xCuO_y(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,其中□为空位)的系列样品的微结构进行了研究。电子衍射的研究表明,缺Sr的Bi-2201相的调制波长随着x值的增加而明显减小。Raman散射结果则显示随着调制波长缩短,晶体的结构畸变加剧,晶格无序度增加。利用调制的晶格失配模型讨论了这种由缺Sr所造成的结构畸变行为,并由此指出在Bi系氧化物中非公度调制与晶格的有序度很可能是相关的,调制波长缩短,晶格无序度增加;反之则减小。 关键词：     

La1.85Sr0.15CuO4中的同位素效应

利用同位素间 Eliashberg 函数的关系及 Eliashberg 方程,我们计算了 La_(1.85)Sr_(0.15)CuO_4对应于~(16)O 及~(18)O 的 T_c,从而得到同位素指数α的值.计算结果与不同实验进行了比较.传统的电声机制可以解释这个同位素效应.     

Bi系超导体高T_c相的形成机制

本文研究Bi系超导体高Tc(2223)相的形成机制。提出Bi系氧化物超导体高Tc相的形成过程是:首先Sr-Ca-Cu氧化物(Ca_(0.85)Sr_(0.15)CuO_2)与低Tc(2212)相反应形成高Tc相的核,然后样品内2223相核通过象结晶学中晶体生长那样的方式长大成2223相晶粒。2223相成核过程中Sr-Ca-Cu氧化物的形成途径有两条:一条是通过固相反应从Ca_2CuO_3和SrCaCu_5O_8的平衡中形成;另一条是通过液相反应从2212相,Ca_2PbO_4和CuO之间的反应直接形成。固相反应的速度远小于液相反应的速度,从而2223相核的形成速度在液相反应下得到加快。通过高Tc相的形成机制,提出Pb对Bi系超导体高Tc相形成的作用是:它只加速2223相的成核,而对2223相的成长不起作用。最后利用2223相形成机制,烧制出具有织构的样品。     

(Bi,Pb)_4Ca_3Sr_3Cu_4O_y系统的超导电性与相结构的关联

本文研究了两组单相样品Bi,PbCa_3Sr_3Cu_4O_y和Bi_4Ca_3sr_3Cu_4O_y的物相与超导电性之间的关系.发现两组样品同属4334相材料,但它们的超导电性存在很大差异.引起这种差别的原因可能来自于晶胞内部的原子排列,氧缺位的数目及其分布,以及电子结构等精细结构的不同.     

高温超导材料(Bi_(0.7)Pb_(0.3))_2Sr_2Ca_2Cu_3O_y的喇曼谱

本文报道了(Bi_(0.7)Pb_(0.3))_2Sr_2Ca_2Cu_3O_y 高温超导体的变温喇曼散射实验结果,并利用自旋量子对(magnon-pair)激发理论对其高频宽化峰进行了初步解释.高频宽化峰的获得说明Cu-O 面在高温超导机制中仍起重要作用,自旋量子对激发是高温超导产生的一个可能原因.散射中心峰位为1802—2080cm^(-1)范围,其相互作用交换常数 J 在667—770cm^(-1)范围内.     

电子型超导体Pr1.85Ce0.15CuO4-δ中Cu位V替代对超导电性的影响

本文研究了Pr1.85Ce0.15CuO4-δ(PCCO)中V4 离子替代Cu2 离子后对其超导电性的影响.Pr1.85Ce0.15Cu1-xVxO4-δ(x=0～0.10)电阻率测量结果显示:微量(x≤0.04)V4 离子替代Cu2 离子可以改善样品的超导电性;随着替代量的增加,体系的超导电性逐渐被抑制,x=0.08时超导电性消失.我们主要从样品的微观结构和载流子浓度两个方面的变化分析了V4 替代Cu2 对PCCO超导电性的影响机制.霍尔系数实验结果表明,替代量较少时,体系中载流子浓度随着x的增加而增加,有助于超导电性的改善,但是当替代量增加到一定程度时,晶格畸变程度的增大和顶点氧的出现,抑制了超导电性.     

高压处理对Bi1Sr1Ca1Cu2Oy超导电性的影响

本文在高T_c超导体Bi_1Sr_1Ca_1Cu_2O_y常压制备的基础上,研究了热压烧结和冷压处理对其形成、结构及超导电性的影响,并与常压结果进行了比较。结果表明,高压可以使样品的合成时间缩短,合成温度降低。但同时它也抑制了晶格参数较大的相(高T_c相)的形成,使小晶格参数的杂相含量增多。对于提高样品的超导电性而言,1.5 GPa是一个较好的压力点。     

Ba-Y-Cu-O系统的高温超导电性和金属-半导体相变

对不同组分及烧结条件下的Ba_xY_(1-x)CuO_(3-y)多相和Ba_2YCu_3O_(9-δ)单相超导氧化物分别作了电阻、交流磁化率和比热随温度的变化,以及X射线衍射、X射线光电子谱的测量。结果支持样品中存在大块超导电性的观点,其中对超导起主要作用的是Ba_2YCu_3O(9-δ)相。并且对于较高Tc的样品具有较大的Fermi面态密度。但含Ba量仅为0.5％(x= 0.005)的样品仍可导致非界面的高温超导电性。因此不能排除Ba以杂质原子身份影响电子结构,从而导致超导电性的可能性。另外,在x=0处观察到可能由电子推动的金属-半导体相变。     

2004年第12期《物理》内容预告

研究快讯时域统计分析在疾病传播动力学中的应用 (熊诗杰 ) ;单壁碳纳米管单原子空位缺陷的紧束缚理论研究 (陆爱江　等 ) .评述高温超导机制研究近期重要进展 (韩汝珊 ) ;地球的层圈结构、力学性质和地幔矿物的高压相变 (白武明　等 ) ;纳米光学和生物单分子探测 (白永强等 )     

LaCu氧化物也具有超导电性

在LaCu氧化物中掺入适量的Ba或Sr后,样品具有超导电性,这已为大家所熟知.现已发现,不掺其他元素的LaCu氧化物也能成为超导体,并且临界温度高达40K.一些研究还表明,这种化合物可能转变到反铁磁相,其低温相是反铁磁相还是扭导相与La和氧的浓度有很大关系.人们普遍认为仔细研究纯的LaCu氧化物,对搞清新的氧化物超导电性的机制具有十分重要的意义. 一、LaCu氧化物也能超导 1987年2月,法国研究人员已经得到了La2CuO_(4-y)超导的证据[1].电阻率的测量表明,在40K附近有一很尖锐的转变.在转变温度以上电阻的行为是半导体性的,即随温度的减小…     

新型1223相高T_c超导层型铜氧化物(Tl,M)(Sr,Ba)_2Ca_2Cu_3O_z(M=Cr,V)

纯的TlSrCaCuO体系难以制备1223型超导铜氧化物,报道了合成和用粉末X射线衍射、电子衍射鉴定了一大类新型1223相高T_c超导层型铜氧化物(Tl_(1_x)M_s)(Sr_(2_y)Ba_y)Ca_2Cu_3O_x,其中M为Cr或V,包括(Tl_(0.75)Cr_(0.25)(Sr_(2_y)Ba_y)Ca_2Cu_3O_x,(Tl_(0.75)V_(0.25))(Sr_(2_y)Ba_y)Ca_2Cu_3O_x,(Tl_(1_x)Cr_x)Sr_2Ca_2Cu_3O_x和(Tl_(1_x)V_x)Sr_2Ca_2Cu_3O_5等4个系列1223相层型铜氧化物。在M存在的情况下,适量的Ba部分取代Sr,有利于(Tl,M)基1223相化合物的形成,然而,当y=0,即无Ba存在时,过量Tl对(Tl,M)基1223相化合物的形成十分必要。电阻和交流磁化率测量都显示,有Ba存在时的这些化合物超导电性T_c(ρ=0)均在100K以上,(Tl_(0.75)Cr_(0.25))(Sr_0.5Ba_1.50)Ca_2Cu_3O_x的T_c(ρ=0)可达113K,纯Sr系列掺V1223相化合物的超导电性略高于相应的掺Cr的化合物的超导电性,其中(Tl_0.75V_0.25)Sr_2Ca_2Cu_3O_x的T_c(ρ=0)可达105K。此外,作者还详细研究和讨论了M(Cr或V)量和Sr/Ba比对(Tl,M)基1223型铜氧化物形成和超导电性的影响。     

Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O体系的氧空位、局域化和超导电性

本文讨论了热处理过程对浇铸退火方法制备的 Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O 样品的电子输运性质和超导电性的影响.分析了发生非金属-金属(超导)转变的物理过程.指出无论是原子的无序分布,还是氧空位所引起的无规势场增强,都会导致电子局域化增强,使得样品金属性减弱和超导转变温度降低.     

铁基超导体的微结构和结构相变研究

铁基超导体表现出丰富的结构和物理性质,在多个典型体系中存在着结构相变和多重有序态之间的关联与竞争.例如,母相化合物LaFeAsO在150K附近发生从四方相（P4/nmm）到正交相（Cmma）的结构相变,同时其电输运性质和磁化率也表现出明显的反常行为.微结构分析发现,在CaFe2As2样品中,存在准周期调制结构,而且在低温区,122体系存在丰富的孪晶畴结构,这种孪晶结构是结构相变的直接结果.另外,在超导材料KxFe2-ySe2（0.7≤x≤0.8,0.2≤y≤0.4）中,Fe空位有序态和结构相分离是理解其结构,也是理解其磁性和输运性质的关键问题,特别是沿[130]晶体带轴方向的5倍超结构与系统的超导电性存在密切关系.     

热处理对钙钛矿锰氧化物La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3离子价态和磁结构的影响

对于磁性氧化物的磁有序,传统的观点用超交换相互作用(SE)和双交换相互作用(DE)模型进行解释,其出发点都建立在全部氧离子是-2价的基础上.例如,对于LaMnO_3,认为其中的La和Mn都处于+3价,用SE模型解释相邻Mn~(3+)离子间的反铁磁序;当以二价的Sr离子替代一部分La离子后,认为等量的Mn~(3+)离子变为Mn~(4+)离子,用DE模型解释相邻Mn~(3+)和Mn~(4+)离子间的铁磁序.然而,事实上在氧化物中存在一部分负一价氧离子.Cohen[Nature 358 136]利用密度泛函理论计算了BaTiO_3的价电子态密度,结果得到只有Ba离子的化合价与传统观点相同,为+2价;而Ti和0分别为+2.89价和-1.63价,不是传统观点的+4价和-2价,但是与多年来关于氧化物电离度的研究[Rev.Mod.Phys.42 317]和X射线光电子谱(XPS)的研究结果相符合.本文经过不同热处理条件制备了名义成分为La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3的三个样品,通过对样品的XPS分析,发现样品中不存在Mn~(4+)离子,只存在Mn2+和Mn~(3+)离子,平均价态随热处理程序的增加而升高.尽管三个样品有相同的晶体结构,但磁矩明显不同.对于这样的性能,不能用SE和DE模型解释其磁结构.利用本课题组最近在研究尖晶石结构铁氧体磁有序过程中提出的O 2p巡游电子模型解释了这种现象,利用样品在10 K的磁矩估算出的Mn离子平均价态变化趋势与XPS分析结果一致.O 2p巡游电子模型的出发点建立在氧化物中存在一部分负一价氧离子的基础上,这是其与SE和DE模型的根本区别.     

后处理工艺及氧含量对n型氧化物超导体Nd_(1.85)Ce_(0.15)CuO_(4+δ)超导转变的影响

本文着重研究了 N_2气氛中不同温区退火及降温过程对 n 型氧化物超导体 Nd_(1.85) Cc_(0.15)·CuO_(4+δ)超导转变的影响,在样品的低温电阻测试中发现了一系列电阻降落台阶,表明 Nd_(1.85)·Cc_(0.15)CuO_(4+δ)除了目前已知的起始温度为25K 的超导转变之外,还可能存在其它的超导转变.热重实验表明,Nd_(1.85)Cc_(0.15)CuO(4+δ)在后处理过程中有几种不同的失氧过程,它们对样品超导转变的作用明显不同.X-射线衍射结果表明,具有不同电阻转变特性的样品,其结构无明显差别.SEM,EDAX 和 TEM 实验结果表明在 Ce 均匀掺杂的样品中形成不同超导转变的主要原因是 T'相晶格中氧含量及其有序化程度的差异.