Über Kristallstruktur und elektrische Eigenschaften der Wismutselenide Bi2Se2 und Bi2Se3

The properties of bismuth triselenide (Bi₂Se₃) are already known to a certain extent through the work of several authors, while it was still an open question whether there exists an individual solid phase of BiSe. Further information on this subject could be obtained by the successful growth and investigation of single crystals of both Bi₂Se₃ and Bi₂Se₂. X-ray analysis by means of goniometry, Weißenberg, Laue, and Debye-Scherrer diagrams confirmed the known crystal structure of Bi₂Se₃ (ditrigonal scalenohedral;D _3d ⁵ ?R—m; with the hexagonal axes:a=4·15 Å andc=28·55 Å, and 3 molecules per unit cell). As to Bi₂Se₂ it can be shown that it belongs to the same class but to a different space group (D _3d ¹ ?P— 1m orD _3d ³ ?P—m 1; hexagonal axes:a=4·15 Å,c=22·84 Å, unit cell: 3 molecules, if the formula Bi₂Se₂ is adopted). Common to both is a subcell with the dimensions:a′=a=4·15 Å andc′=5·71 Å. The temperature dependence of electrical conductivity and Hall coefficient was measured on several specimens having different crystal orientations. The most striking difference is the high anisotropy of Bi₂Se₃ (σ _a σ _c =10) as compared with Bi₂Se₂ (σ _a /σ _c <2). All specimens turned out to ben-type. The room temperature carrier concentration observed was:n (Bi₂Se3)=8·10¹⁸ cm^?3 andn (Bi₂Se₂)=4·10²⁰ cm^?3, the carrier mobility:μ(Bi₂Se3)=2·10³ cm²/V·s andμ(Bi₂Se₃)=20 cm²/V·s.     

ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ НА Э ЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТ ВА ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ С ИСТЕМЫ Bi2Te3-Bi2Se3

, Bi₂Te₃-Bi₂Se₃. , , , . .

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Influence of ageing on change in electrical properties of semiconducting systems of Bi₂Te₃-Bi₂Se₃

The paper describes the effect of ageing observed on a semiconducting system Bi₂Te₃ — Bi₂Se₃. It is shown that the change in electrical conductivity and thermoelectric force, which takes place during ageing, is caused by the change in concentration of the free electrons. The influence of this process on the efficiency of equipment employing the Peltier effect is analyzed.

     

BaTi2Bi2O的电子结构与磁性

采用第一性原理方法,对BaTi₂Bi₂O的电子结构和磁性进行计算.非磁性态的计算结果显示:费米能级处的态密度主要来自d_z²,d_x²-y²和d_xy三个轨道,同时费米面也主要有三部分组成,并且将其沿着矢量q₁=(π/a,0,0)和q₂=(0,π/a,0)平移时,第三部分费米面(沿着X-R连线)与第一部分费米面(M-A连线)嵌套明显,计算得出磁化系数χ₀(q)在X点出现峰值,与峰值出现在M点的FeAs基超导体不同.上述磁化率峰值可以诱导产生自旋密度波,使得BaTi₂Bi₂O材料的磁性基态是bi-collinear antiferromagnetism(AF3)与blocked checkerboard antiferromagnetism(AF4)的二度简并态.随着空穴掺杂,χ₀(q)的峰值降低,而电子掺杂则导致峰值变大.当自旋涨落被完全压制时,超导出现,这可以解释为什么超导只出现在空穴掺杂型化合物而非电子掺杂型.     

Bi2Sr2CaCu2Oy超导单晶的研究进展

近两年来对氧化物高临界温度超导体的研究巳取得了很大的进展．本文总结了Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｙ超导单晶的研究成果，从若干方面对这种单晶材料的性质作了全面的阐述，例如电子结构、磁性质、输运性质、二维涨落性质等；对一些关键性的实验作了深入的讨论，并指出了一些还需要进一步研究的问题．     

Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy和Bi2Sr2Ca1-xYxCu2Oy系列单晶样品输运性质的对照研究

测量了Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy(x的范围从0到0.5)和Bi2Sr2Ca1-xYxCu2Oy(x的范围从0到0.41)系列单晶样品的ab平面电阻率ρab(T).两个体系都表现出独特的掺杂效应.对掺Pr系列,超导转变温度Tc随掺杂量的增加逐渐降低,同时剩余电阻率却大幅度增加.在Pr含量达到约0.5时,体系出现了超导-绝缘体转变.对掺Y系列,观测到在某温度T*处ρab(T)偏离了对温度的线性关系,这是赝能隙打开的典型表现.t*随Y含量的增加而增加,而Tc则被迅速压制.我们预期Pr的反常磁性和掺Pr系列未观察到赝能隙有关.     

Bi2Sr2CaCu2Ox单晶的磁性质研究

测量了单晶 Bi_2Sr_2CaCu_2O_x 的磁化强度随磁场和温度的关系.发现样品除在 TT_c 还有较弱的抗磁性:|X_n|～10~(-7)cm~3/g.|X_n|随温降低或外场增加而增加,在外场平行于 b 和 c 轴时 X_n 也是不同的:测量前用纯 N_z 气处理过的样品或在纯He 气中长时间测量过的样品 T_c 较高,转变较剧烈,且后一种情况下 T_c 是随测量时间增加而增高的.所以认为 Bi 系高温超导体的 T_c 与样品的氧含量有关.初步讨论了上述性质的机制.     

Bi2Sr2CaCu2O8中输运特性研究新发现

Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８中输运特性研究新发现高温超导（ＨＴＳ）的研究热潮，从１９８６年ＩＢＭ苏黎世实验室发现Ｔｃ＝３５Ｋ的镧钡铜氧化物超导体起，至今已持续１２年．世界各国数以千计的科学家参与了这一科学竞赛，目的是：（１）寻找更高Ｔｃ的新材料；（２）...     

Bi2Sr2CaCu2O8单晶的穿透深度研究

从Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)单晶临界温度下的可逆磁化强度数据中,考虑高温超导混合态涡旋线涨落对磁化强度的影响,得到穿透深度λab(T,H)的温度和磁场依赖关系.发现在温度远低于Tc时λab与温度存在T2关系.λab随磁场的增加而增加,且绝对零度下的穿透深度λab(0,H)随磁场H的变化符合经验式λab(0,H)=λ0[1+(H/H0)β] ,这里λ0、H0和β为常数.     

Bi2-xPbxSr2Co2Oy单晶各向异性输运性质的研究

研究了不同Pb含量的Bi2-xPbxSr2Co2Oy单晶的输运行为．用A．F．Ho和A．J．Schofield提出的公式对ρc的温度依赖关系曲线进行了拟合，得到了较好的结果．我们利用小极化子理论解释了ρc的复杂行为．     

Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy单晶的弛豫谱研究

我们测量了千赫兹范围内超导掺Pr系列的Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2Oy单晶从液氮温度至室温的微结构弛豫谱,发现该样品在120K附近存在一个损耗峰P.该峰的强度先随Pr含量x的增加而变大,但到达x～0.11-0.17之间时,出现最大值,而后又随x的增加而减小.这种行为与超导转变温度Tc与x的关系一致,这表明该峰与超导机制密切相关.文中还对该峰的机制进行了讨论.     

Bi2Sr2CaCu2O8单晶S-N转变的E-J特性

我们应用脉冲电流的方法测量了Bi2Sr2CaCu2O8单晶在4特斯拉强场下的大电流时等温E－J特性,我们观察到在大电流时,样品电阻率ρ迅速增大,随着电流的继续上升,经过一段正曲率增长阶段,几乎达到饱和值,最后经过一段负曲率上升,达到正常态,显示出完整的S形,应用尹道乐等人的统一物质方程理论,给出了实验曲线较好的数值拟合,根据拟合结构,讨论了理论中各个参量的物理意义。     

中子辐照对Bi2Sr2CaCu2O8Tc的影响

本文报道低通量慢中子辐照对Bi_2Sr_2CaCu_2O_8超导体的电阻转变的影响,而且辐照的这种影响随时间退化较小。结果可用改善弱连接来解释,说明低通量中子辐照也可作为研究超导体性质的一种手段。     

反常输运性质Bi2Sr2CaCu2O8单晶的生长

使用自助熔剂融化法成功的制备了Bi2Sr2CaCu2O8超导单晶。在对所得单晶进行输运性质的研究时,我们发现一种反常扔物理特征：在超导涨落区观察到反常的电阻峰,从Bi2Sr2CaCu2O8单晶的颗粒超导电性方面我们给出了合理的解释。     

Bi2Sr2-xLaxCaCu2Oy体系电子结构的光电子能谱研究

Bi系铜氧化物超导体具有双Bi-O层结构,带结构理论计算显示,除Cu-O面参与金属导电外,Bi-O层的Bi6p-O2p带也穿过了费米能,对费米面有贡献.因此,有必要对Bi-O层的作用进行实验研究.本文用X-射线光电子能谱研究了Bi2Sr2-xLaxCaCu2Oy体系中La原子的占位及Bi和Cu原子的价态变化.分析表明,La主要替代了Sr位(位于Bi-O层和Cu-O层之间)的Sr,随着La的搀杂,Bi的平均价态上升,Cu的平均价态下降.     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为,在Ar气保护条件下,采用固相反应法制备了质量百分比为0,3,5和10%Bi2Sr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品.用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析;用物理性能综合测试系统振动样品磁强计(最大磁场9T)测量了所有样品在不同磁场下的直流M(T)曲线,并测量了不同温度下的准静态磁化曲线,通过Bean临界态模型分析出Jc(H)曲线.随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变,转变宽度略为增大;相比于未掺杂样品,掺杂量为3 wt%样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高.显微结构分析结果表明,部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相,有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部,成为有效的钉扎中心.最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析.     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为，在Ar气保护条件下，采用固相反应法制备了质量百分比为0，3，5和10％BizSr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品．用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析；用物理性能综合测试系统振动样品磁强计（最大磁场9T）测量了所有样品在不同磁场下的直流M（T）曲线，并测量了不同温度下的准静态磁化曲线，通过Bean临界态模型分析出Jc（H）曲线．随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变，转变宽度略为增大；相比于未掺杂样品，掺杂量为3wt％样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高．显微结构分析结果表明，部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相，有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部，成为有效的钉扎中心．最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析．     

Bi2Sr2CaCu2Oy单畴晶体的生长与结构表征

用定向凝固法生长出单畴，大尺寸的Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｙ晶体。利用Ｘ射线衍射对一单晶样品进行了全面的结构表征。实验结果表明我们的单晶不含有交生，孪晶等结构缺陷，而且更重要的是具有极小的镶嵌效应。但在这些高质量的单昌中仍然存在与调制结构相关的无序，这可能是这种层奖超导体的本征属性。