La2CuO4型超导体中电荷有序行为的超声衰减特性研究

本文系统研究了La2CuO4型超导体中电荷有序行为相关的超声衰减特性。在La1．88-y，NdySr0．12CuO4系列样品中观察到由于动态及静态的电荷条纹与晶格之间耦合而导致的超声声速和衰减异常。不同磁场下La1.88Sr0.12-xBaxCuO4系列样品的超声衰减特性表明x≤0．04的样品中存在局域的电荷条纹有序，外加磁场压制超导电性后能够导致局域电荷条纹序的增强。实验结果表明电声子相互作用在铜氧化物超导体的电荷有序现象中扮演着重要的角色。     

磁场对La2-x-yNdySrxCuO4体系电荷条纹相的影响

最近的研究结果表明在La2-x-yNdySrxCuO4体系中,静态电荷条纹的形成以及动态电荷条纹的运动都和晶格有一定的耦合.基于此,我们通过超声衰减测量研究了磁场对La2-x-yNdySrxCuO4(x=0.12, y=0, 0.4 and x=0.04, y=0)体系中电荷条纹的影响.对La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4,我们发现70 K附近对应于静态电荷条纹形成的超声衰减峰以及此温度以下超声声速的异常硬化在零场和14T的强磁场下基本没有变化,说明静态电荷有序非常稳定,磁场对其没有影响.但是对La1.88Sr0.12CuO4样品,由于超导电性占主导地位,静态电荷序的形成被压制在很低的温度(10 K以下).我们发现低温下的超声衰减峰及声速硬化随磁场的增加而逐渐向高温方向移动,同时低温下的声速硬化加强.这意味着磁场能够钉扎La1.88Sr0.12CuO4中的动态电荷条纹.这一实验结果为La系超导体中静态电荷有序与超导电性之间的竞争提供了了进一步的证据.随着磁场的加强,超导序逐渐被压制,静态电荷序得以显现.La1.96Sr0.04CuO4的超声衰减特性测量结果显示,在团簇玻璃态下由于作为团簇畴壁的电荷条纹的运动而导致的超声能量损耗不随磁场发生变化.     

磁场对La2-x-yNdySrxCuO4体系电荷条纹相的影响

最近的研究结果表明在La2-x-yNdySrxCuO4体系中，静态电荷条纹的形成以及动态电荷条纹的运动都和晶格有一定的耦合．基于此，我们通过超声衰减测量研究了磁场对La2-x-yNdySrxCuO4（x=0．12，y=0,0．4 and x=0．04，y=0）体系中电荷条纹的影响．对La1．48Nd0．4Sr0．12CuO4。我们发现70K附近对应于静态电荷条纹形成的超声衰减峰以及此温度以下超声声速的异常硬化在零场和14T的强磁场下基本没有变化，说明静态电荷有序非常稳定，磁场对其没有影响．但是对La1．88Sr0．12CuO4样品。由于超导电性占主导地位，静态电荷序的形成被压制在很低的温度（10K以下）．我们发现低温下的超声衰减峰及声速硬化随磁场的增加而逐渐向高温方向移动，同时低温下的声速硬化加强．这意味着磁场能够钉扎La1．88Sh0.12CuO4中的动态电荷条纹．这一实验结果为La系超导体中静态电荷有序与超导电性之间的竞争提供了了进一步的证据．随着磁场的加强，超导序逐渐被压制，静态电荷序得以显现．La1．96Sr0．04CuO4的超声衰减特性测量结果显示，在团簇玻璃态下由于作为团簇畴壁的电荷条纹的运动而导致的超声能量损耗不随磁场发生变化．     

La1.88-yNdySr0.12CuO4中电荷有序的超声衰减研究

通过对La1.88-yNdySr0.12CuO4系列多晶样品电阻率的测量,发现y=0.3,0.4,0.5,0.6样品的电阻率随着温度降低在50～80K之间出现一个小于5%的跳跃转变,转变前其导电行为呈金属性,转变后呈半导体性,暗示了体系中静态电荷有序的产生.随着Nd掺杂量y的增加,转变温度Tc0升高,跳跃转变宽度变窄.进一步的超声衰减测量显示,对应电荷有序温度Tc0,声速随温度降低开始出现异常硬化,衰减系数也出现峰值,随y的增加,衰减峰明显加强.实验结果表明, Nd掺杂的增加利于钉扎体系中的动态电荷关联而形成静态的电荷有序.这种作用可能主要是由于Nd掺杂引起体系局域结构畸变,低温四方相(LTT)结构畴比例增加并得以稳定引起的,说明LTT相利于静态电荷有序条纹的形成.     

La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4的结构相变研究

用高分辨电镜观察了室温下La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4和La1.88Sr0.12CuO4样品的原子结构像,观察到了其中的La2O2层和CuO2层沿c轴方向交叉堆砌.这两个样品的微结构非常相似,说明Nd掺杂没有造成周期性的调制结构.用变温X射线研究了La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4样品中低温正交(LTO)到低温四方(LTT)结构相变,给出了晶格常数随温度的演化过程.     

La1．48Nd0．4Sr0．12CuO4的结构相变研究

用高分辨电镜观察了室温下La1．48Nd0．4Sr0．12CuO4和La1.88Sr0.12CuO4样品的原子结构像，观察到了其中的La2O2层和CuO2层沿c轴方向交叉堆砌．这两个样品的微结构非常相似，说明Nd掺杂没有造成周期性的调制结构．用变温X射线研究了La1．48Nd0．4Sr0．12CuO4样品中低温正交（LTO）到低温四方（LTT）结构相变，给出了晶格常数随温度的演化过程．     

空穴注入法掺杂对La_(2-x)Sr_xCu_(0.94)Ti_(0.06)O_4体系微结构的影响(英文)

本文首先在最佳掺杂的La1.85Sr0.15CuO4体系中用6%的Ti 4+取代Cu2+使其超导电性完全消失,然后用空穴注入法掺杂成功地合成了La2-xSrxCu0.94Ti0.06O4(0.15≤x≤0.39)系列多晶样品,并用X光衍射、红外透射光谱和拉曼光谱等实验手段对样品的结构、微结构以及样品中CuO6八面体的振动模进行了系统地研究.红外透射光谱和拉曼光谱测量研究结果表明,被注入的空穴将补偿那些围绕在杂质Ti周围的电子,这将导致Ti的有效价态降低并弱化CuO2面上的不对称性,使那些近邻杂质的被局域化的空穴重新变成巡游载流子,进而将重新开始对超导电性负责.     

Pr1/3Sr2/3FeO3中电荷有序现象的超声研究

系统研究了Pr1/3Sr2/3FeO3单相多晶样品在低温下的电荷输运性质和超声特性.电阻测量表明,Pr1/3Sr2/3FeO3在162K发生了电荷有序相变.而超声声速从室温开始就出现了明显的软化,在电荷有序温度附近达到最小值,随后又急剧硬化,同时伴随着一个巨大的衰减峰.分析指出这是由于电-声子相互作用导致的结果,该电-声子耦合可能起源于Fe4 的Jahn-Teller效应.     

La1/3Sr2/3Fe1-xCoxO3体系中的Co替代效应研究

本文通过对La1/3Sr2/3Fe1-xCoxO3系列样品进行X射线衍射(XRD)和变温电阻率(p～T)、比热(C～T)、磁化率(M～T)等测试,研究了Co掺杂对该系列样品的晶体结构和电热磁性质的影响.结果表明,随着Co掺杂量的增加,晶胞体积单调减小;电阻中电荷有序(charge ordering,CO)的特征逐渐消失.Co含量低的样品随着温度降低发生顺磁-反铁磁(PM-AFM)转变和金属-绝缘体(M-I)转变;Co含量高的样品则在磁转变温度以下表现出团簇玻璃型短程铁磁有序行为,并且在整个测量温区内具有金属导电特性.这些证明Co掺杂引起电子的局域化效应是导致体系电磁和输运行为发生变化的主要原因.     

Mn位W掺杂对La0.3Ca0.7MnO3体系磁结构的影响

通过对La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3(x=0.00,0.04,0.08,0.12,0.15)多晶样品M-T曲线、M-H曲线及ESR谱的测量,研究了Mn位W掺杂对电荷有序体系La0.3Ca0.7MnO3磁结构的影响.结果表明,当掺杂量为0.00≤x≤0.08时,体系存在电荷有序(CO)相,AFM/CO态共存于相变温度以下,电荷有序温度TCO随着W掺杂量的增加而增加;x=0.04时,样品在低温下为FM相与AFM/CO相共存,在CO相建立前、后均有FM从PM中分离出来;当x≥0.12时,CO态融化,在极低温度下存在顺磁-铁磁(PM-FM)相变.     

内耗测量在钙钛矿结构Mn基氧化物研究中的应用

运用内耗测量技术系统地研究了空穴型和电子型掺杂锰氧化物的相分离行为.对于La0.67Ca0.33MnO3样品,在铁磁金属区,内耗温度曲线Q-1(T)上观察到与电子相分离有关的内耗峰.此外,我们在顺磁区观察到与磁团簇形成有关的内耗峰.磁测量的结果也证明了在顺磁区Griffiths相的存在.采用内耗、电阻和杨氏模量原位测量的方法研究了La5/8-yPryCa3/8MnO3 (y=0.35) 中电流对电荷有序相的影响.较大的电流破坏了电荷有序态,导致电阻率降低,同时杨氏模量也有相应的变化.通过分析表明,在La5/8-yPryCa3/8MnO3 (y=0.35) 中存在相分离行为,即电荷有序相和铁磁金属相共存.对于电子型掺杂的Sr0.8Ce0.2MnO3和Bi0.4Ca0.6MnO3样品,通过内耗实验同样给出了相分离的证据.在外加磁场下的内耗实验表明,Sr0.8Ce0.2MnO3顺磁区的内耗峰起源于非关联的磁团簇的形成.对于电荷有序体系Bi0.4Ca0.6MnO3,由于电荷有序和电荷无序畴壁运动而导致的内耗峰被观测到.研究表明,对于空穴型和电子型掺杂锰氧化物,实验中观察到的相分离行为可能是由于MnO6八面体的Jahn-Teller畸变所导致.实验结果显示了内耗测量技术对研究强关联电子体系Mn基氧化物相分离行为是十分有效的工具.     

Bi0.5Ca0.5Mn1-xCoxO3体系中的电荷有序和相分离

利用固相反应法制备了Bi_0.5Ca_0.5Mn_1-xCo_xO₃(0≤x≤0.12)系列多晶样品.研究了Co掺杂对Bi_0.5Ca_0.5MnO₃电荷有序的影响.结果表明,Co掺杂导致电荷有序相逐渐融化、铁磁相互作用的增强;当x≥0.08时,电荷有序转变峰完全消失,但残留的反铁磁电荷有 关键词： 钙钛矿锰氧化物 电荷有序 团簇玻璃 相分离     

Sm2-xCexCuO4的物性研究

制备了Sm2-xCexCuO4的多晶样品.X-射线粉末衍射结果表明,该系列样品为K2NiF4214结构,当0.090.17时,为T'相.电阻率测量在0.15,0.17,0.19样品上观测到超导转变.最高Tc对应于x=0.17为13.6K,均远低于(Pr0.8La1.2)1.85Ce1.2CuO4 的超导转变温度(30K).这是由于该系列样品在远高于超导转变温度时就存在更强的载流子局域化效应.磁化率测量结果表明x=0.17的样品为体超导.该体系样品的Tc低、抗磁信号小与载流子的强局域化效应有关.热电势测量结果表明,在最佳超导组份附近斜率改变符号,欠掺杂区域载流子为电子型,过掺杂区域载流子为空穴型.     

(Pr,La)_(2-x)Ce_xCuO_4单晶的极低温热传导行为

本文研究了Pr1.27La0.7Ce0.03CuO4和Pr2CuO4单晶的低温热导率行为,在极低温下热导率(κ)随磁场的变化显示出低场下的凹陷和高场下的平台现象.这种现象很可能是顺磁离子散射声子的作用引起的,在Pr2CuO4单晶的比热测量结果中,肖特基峰随磁场的变化关系表明样品中确实含有少量的顺磁离子,并且其零场下基态能级存在劈裂.因此,这些顺磁离子很可能是Pr4+离子.该结果表明铜氧化合物高温超导体中声子与自旋的强烈耦合作用.     

Zn掺杂La2CuO4热电势和磁化率研究

测量了La2CuO4掺Zn样品在不同降温速率下(330K保温05h,然后分别以6Kh,02Ks的速度降到8K)的直流磁化率和热电势.实验结果表明,反铁磁温度TN不随降温速率变化而变化,其直流磁化率也未受很大影响.高温热电势弱的温度依赖关系表明为极化子气体的贡献.热电势在转折温度Tdrop之下的快速降低是由于二维反铁磁涨落的贡献.热电势在更低温度的拐点TS与载流子的局域化有关.降温速率变化时,Tdrop和TS都有明显的变化.Zn掺杂对Tdrop和TS没有明显影响,但导致了更强的载流子局域化.讨论了上述现象产生的物理图像 关键词： La2CuO4 直流磁化率 热电势     

(La1-x Yx)0.5Sr0.5MnO3体系的结构和输运性质研究

实验研究了La0.5Sr0.5MnO3体系La位上Y掺杂对电荷有序相的影响。结果表明掺杂量为0．15以下时，样品均呈现金属—绝缘体转变行为；当掺杂量为0．2，0．25时样品中出现了电荷有序相，通过对样品的结构和输运特性的仔细研究，发现有三种因素对其输运特性具有重要影响：带宽即＜rA＞，eg电子的轨道，无序度δ^2，同时，实验结果表明电荷有序相的形成是因为电子之间的强关联作用的结果。     

La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3(x=0.04,0.08,0.12)体系的电子自旋共振谱研究

用固相反应法制备了La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3(x=0.04,0.08,0.12)多晶材料,测量了样品的p～T曲线及ESR谱,对ESR谱的归一化强度和线宽进行了研究.结果表明:当x≤0.08时,ρ～T曲线出现弯折点,体系出现电荷有序(CO)相,体系随温度降低发生顺磁(PM)-电荷有序(CO)-反铁磁(AFM)变化;当x=0.12时,ρ～T曲线没有出现弯折点,CO相融化,自旋序主要是顺磁(PM),但存在CO相的残留.x≤0.08样品的线宽在高于Tco的温区几乎不随温度变化,体系处在顺磁态,铁磁关联较弱;在低于Tco的温区,电子的局域化程度增强,线宽随温度的降低而增加.     

对新型超导体的研究使旧问题复苏

镧-铜氧化物被看作是新型高温超导体的原型.它会发生反铁磁相变,即铜离子上的磁矩成为反铁磁有序,相变的临界温度敏感地依赖于氧含量.证实La2CuO4-y中存在这种反铁磁相,并用中子散射确定其中磁矩的排列,为磁现象在新型超导氧化物中的重要性提供了确凿的证据.1987年1月,P.Anderson 曾预言,掺Ba或Sr的La2CuO4-y具有的超导电性起源于新奇的铜自旋之间的短程反铁磁关联. 美国和日本的两个研究小组最近报道,La2CuO4-y中铜离子的磁矩甚至在远高于Neel温度TN下是长程反铁磁关联,在TN为195±SK的 La。CuO。_,单晶样品巾,300K时相关长度超…     

钙钛矿型锰氧化物(La_(0.8)Eu_(0.2))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和电性研究

采用传统固相反应法制备钙钛矿型锰氧化物(La0.8Eu0.2)4/3Sr5/3Mn2O7多晶样品,X-射线衍射分析表明,样品(La0.8Eu0.2)4/3Sr5/3Mn2O7结构呈现良好的单相.通过磁化强度随温度的变化曲线(M-T)、不同温度下磁化强度随磁场的变化曲线(M-H)和电子自旋共振谱发现:在300 K以下,随着温度的降低,样品先后经历了二维短程铁磁有序转变(T2D C≈282K)、三维长程铁磁有序转变(T3D C≈259K)、奈尔转变(T N≈208K)和电荷有序转变(T CO≈35K);样品(La0.8Eu0.2)4/3Sr5/3Mn2O7在T N以下,主要处于反铁磁态;在T3D C达到370 K时,样品处于铁磁-顺磁共存态,在370 K以上时样品进入顺磁态.此外,分析电阻率随温度的变化曲线(ρ-T)得到:样品在金属-绝缘转变温度(T P≈80K)附近出现最大磁电阻值,其位置远离T3D C,表现出非本征磁电阻现象,其磁电阻值约为61%.在T CO以下,电阻率出现明显增长,这是由于温度下降使原本在高温部分巡游的e g电子开始自发局域化增强所致.通过对(La0.8Eu0.2)4/3Sr5/3Mn2O7的ρ-T曲线拟合,发现样品在高温部分的导电方式基本遵循小极化子的导电方式.     

Nd0.5Ca0.5Mn1-xAlxO3 (x=0,0.03)体系中电荷有序态的超声研究

系统研究了Nd0．5Ca0．5Mn1-xAlxO3(x=0,0．03)单相多晶样品在低温下的电磁性质和超声特性．电阻和磁化率测量表明,Nd0．5Ca0.5O3体系在TCO-257 K处发生了电荷有序相变．超声声速从室温开始随着温度的降低逐渐减小,并在TCO附近达到最小,之后,随着温度的进一步降低,声速急刷增加,同时伴随着一个尖锐的超声衰减峰出现.TCO附近的超声异常表明体系中存在着强烈的电-声子相互作用,该电-声子耦合来源于Mn3 的Jahn-Teller效应．在低温下,出现了另一个超声衰减峰,它的出现归结为反铁磁相与顺磁相之间的相分离现象.随着Al在Mn位的掺入,超声声速的最低点和衰减峰向低温移动,表明体系中的电荷有序态和反铁磁相均被部分抑制,