飞秒激光泵浦LaAlO3/SrTiO3异质结产生太赫兹波辐射

自铁磁金属在飞秒激光泵浦下的超快退磁效应发现以来,电子的自旋属性逐渐被应用于太赫兹电磁波的产生.利用逆Rashba-Edelstein效应产生太赫兹辐射首先在Ag/Bi界面得到证实,而LaAlO₃/SrTiO₃界面通过该效应产生直流的自旋-电荷转换效率要高于Ag/Bi界面约一个数量级,但利用该结构转化自旋流来产生太赫兹的有效性尚待系统的研究.本文制备了NiFe/LaAlO₃//SrTiO₃(001)系列样品,在飞秒激光泵浦下观察到了太赫兹辐射的产生及其对磁场方向的依赖效应,并通过改变LaAlO₃层的厚度验证了超扩散模型与光学传输模型的有效性,观察到了在LaAlO₃/SrTiO₃界面由于多次反射导致太赫兹波的减弱,为进一步优化太赫兹波的产生提供了实验和理论支持.     

过渡金属氧化物界面二维电子气及其超导电性研究

过渡金属氧化物异质界面形成的二维电子气(2DEG)因其丰富的物理性质而备受研究人员关注,其中最具代表性的是能带绝缘体LaAlO₃和SrTiO₃形成的界面.此界面高迁移率的2DEG展现出超导电性、铁磁性、超导和铁磁共存等性质,其他过渡金属氧化物界面系统也显示出高迁移率和类似的新奇量子现象.本文主要介绍过渡金属氧化物异质界面2DEG的超导电性及其研究进展,并着重展示近年来北京师范大学在本领域取得的研究成果.     

准一维Cr基超导体RbCr3As3的超导能隙

RbCr₃As₃是具有[（Cr₃As₃）^-]_∞线性链的准一维超导体,超导转变温度约为6.6 K.对RbCr₃As₃单晶进行了电输运和极低温热输运性质的研究.低温下,拟合了RbCr₃As₃正常态电阻率随温度的变化,发现其满足费米液体行为.通过拟合超导转变温度随磁场的关系,得到RbCr₃As₃单晶的上临界场约为25.6 T.对RbCr₃As₃进行了零场下的极低温热导率测量,得到其剩余线性项为7.5 μW·K^-2·cm^-1,占正常态热导率值的24%.测量不同磁场下RbCr₃As₃的热导率,发现与单带s波超导体相比较,RbCr₃As₃剩余线性项随磁场增加相对较快.这些结果表明RbCr₃As₃单晶很可能是有节点的非常规超导体.     

FeSe/SrTiO3高温超导体中的电子条纹相

单层FeSe/SrTiO₃中的界面超导增强是近年来高温超导领域的重要发现.该体系中SrTiO₃衬底对FeSe的超导增强机制已被广泛研究,其调控作用主要表现为两个方面:电荷掺杂和界面电声耦合.然而,关于FeSe薄膜本身的电子特性研究还不够充分.本文介绍该体系超导增强机制的新进展:FeSe薄膜中的电子条纹相及其与超导的关联.通过扫描隧道显微镜结合分子束外延生长技术,对不同厚度的FeSe薄膜进行了系统研究.我们发现FeSe薄膜中电子倾向于排成条纹状结构,并观测到该条纹相随层厚变化显现出从短程到长程的演化.条纹相是一种电子液晶态,它源于薄层FeSe中被增强的电子关联作用.表面电子掺杂一方面会减弱FeSe薄膜中的电子关联作用,逐渐抑制条纹相;另一方面会诱导超导相变,而剩余的条纹相涨落会对超导电性带来额外增强.我们的结果加深了对低维界面超导体系的认识,也揭示了FeSe薄膜本征的特异性,完善了对FeSe/SrTiO₃超导增强机制的理解.     

块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数

测量了块体金属玻璃Zr_46.75Ti_8.25Cu_7.5Ni₁₀Be_27.5在退火前后其电阻值随温度的变化,测量的温度范围为1.5—300K.样品在退火前后都发现有超导现象.零磁场下其超导转变温度T_c分别为1.84和3.76K.在5—300K温度范围内,原始样品具有负的电阻温度系数.如果取Zr, Ti, Cu, Ni及Be分别贡献出1.5, 1.5, 0.5, 0.5及两个传导 关键词： 块体金属玻璃 超导 电阻温度系数     

Bi2Sr2CaCu2O8超导单晶中的电阻反常行为

测量了Bi₂Sr₂CaCu₂O₈单晶的ab面和c轴方 向电阻,在其超导转变温度附近发现了反常的电阻峰出现.其随外磁场(>100Gs)和电流的增 加而逐渐消失.文章认为这个反常的电阻峰是由于单晶中超导相的不均匀分布而导致的准再 进入行为. 关键词： 2Sr₂CaCu₂O₈单晶')" href="#">Bi₂Sr₂CaCu₂O₈单晶 反常电阻峰 准再入行为     

氧压对SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜晶格参数的影响及激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积技术制备了SrTiO₃和SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜.X射线衍射分析表明在LaAlO₃(100)单晶平衬底上生长的SrTiO₃及SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜是沿［001］取向的近外延生长.随着氧压在一定范围内逐渐增大,SrTiO₃薄膜的晶格参数减小,而SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜的晶格参数先减小后增大.同时摸索出制备具有二维电子气超晶格(SrTiO₃/SrNb_0.2Ti_0.8O₃)_L的最佳氧压为1.0×10^-2Pa.另外在LaAlO₃(100)倾斜衬底上制备的SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜中观察到激光感生热电电压效应. 关键词： 0.2Ti_0.8O₃薄膜')" href="#">SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜 晶格参数 激光感生热电电压 脉冲激光沉积     

单层FeSe薄膜/氧化物界面高温超导

单层FeSe/SrTiO₃界面增强超导的发现为理解高温超导机理提供了一个新的途径,也为实现新的高温超导体开拓了新思路.本文通过在SrTiO₃（001）表面高温沉积Mg进而沉积单层FeSe薄膜,制备出了FeSe/MgO双层/SrTiO₃异质结.利用扫描隧道显微镜研究了异质结的电学及超导特性,观测到约14–15 meV的超导能隙,比体相FeSe超导能隙值增大了5–6倍,与K掺杂双层FeSe/SrTiO₃的超导能隙值相当.这一结果可理解为能带弯曲造成的界面电荷转移和界面处电声耦合共同作用导致的超导增强.FeSe/MgO界面是继FeSe/TiO₂之后的一个新界面超导体系,为研究界面高温超导机理提供了新载体.     

Mn的价态对La0.8Ba0.2MnO3电磁性能的影响

在2—390K温度之间研究了La_0.8Ba_0.2MnO₃的 磁矩、磁电阻与温度的关系.发 现以不同价态的Mn元素引入得到的La_0.8Ba_0．2MnO₃ ，性能虽然都存在金属 —绝缘体转变，以及在磁场作用下居里温度附近电阻率变化非常显著的特点，但是价态对磁 性转变温度T_C，金属—绝缘体转变温度T_mi，以及磁电阻极大 值温度T_MR的影 响都非常显著.三种价态相比较，使用二价Mn的电阻率最低以及磁性转变温度更接近室温.认 为影响材料性能的主要因素是材料制备时引进的Mn元素的价态，由于原料价态的不同而形成 的氧空位浓度变化，进而影响了Mn⁴⁺/Mn³⁺的比. 关键词： 价态 磁电阻 居里温度 金属—绝缘体转变     

Nd1.85Ce0.15CuO4－δ单晶c-轴方向电阻的低场行为

采用自助熔剂缓冷法成功地生长出了Nd_1.85Ce_{0. 15}CuO_4-δ单晶，其零场下零电阻温度约为21K. 在0—0.5T范围内分别测量了磁场平行和垂直样品表面的电阻转变曲线以及0.5T不同角度下的电阻转变曲线. 结果显示磁场平行和垂直样品表面时的转变温度T_p随磁场的变化均服从H=H₀(1-T_p(h)/T_p(0))²关系. 0.5T 关键词： 1.85Ce_0.15CuO_4-δ单晶')" href="#">Nd_1.85Ce_0.15CuO_4-δ单晶 输运性质     

纵向磁场中超导金属玻璃Zr78Co22的载流电阻态

在低于T_c较远的温度下,发现金属玻璃Zr₇₈Co₂₂带在纵向磁场中的I-V和H-V特性曲线上存在着两类电压跃变阶梯。与以往在准一维或准二维均匀超导体中发现的I-V曲线上出现阶梯结构的条件和特点作了系统的比较,综合应用超导相分离模型和由热涨落诱发的相位滑移中心的概念解释了所观察到的现象。 关键词：     

第二类拓扑外尔半金属WP2高压超导相的常压截获

第二类拓扑外尔半金属WP₂高压下发生超导转变,然而,高压超导相能否在常压截获还没有相关报道.本文对密封于金刚石对顶砧中的WP₂高压超导相在室温条件下快速卸压至不同压强,原位测量电阻-温度曲线,验证能否在常压截获高压超导相.研究表明：WP₂的高压超导相可以在常压截获,从而提供了一个通过角分辨光电子能谱和扫描隧道谱探寻马约拉纳零能模的拓扑超导体材料平台.     

Li2C2中电声耦合及超导电性的第一性原理计算研究

通过第一性原理密度泛函和超导Eliashberg理论计算, 我们研究了Li₂C₂在Cmcm相的电子结构和电声耦合特性, 预言这种材料在常压和5GPa下是由电声耦合导致的转变温度分别为13.2 K 和9.8 K的超导体, 为实验上探索包含一维碳原子链的材料中是否可能存在超导电性、发现新的超导体提供了理论依据. 如果理论所预言的Li₂C₂超导电性得到实验的证实, 这将是锂碳化物中转变温度最高的超导体, 高于实验观测到的LiC₂的1.9 K和理论预言的单层LiC₆的8.1 K超导转变温度.     

氧非正分La0.9Ba0.1MnO3-δ/SrTiO3:Nb p-n异质结的整流特性研究

利用脉冲激光沉积技术在掺Nb的SrTiO₃衬底上制备了氧非正分La_0.9Ba_0.1MnO_3-δ/SrTiO₃:Nb p-n异质结.在20—300K这一较宽的温度范围内获得了光滑的整流曲线.整流实验表明：该p-n异质结的正向扩散电压V_D随着温度升高在薄膜金属—绝缘转变温度附近出现极大值,表现出与氧正分La_0.9Ba_{0. 关键词： 0.9}Ba_0.1MnO_3-δ薄膜')" href="#">La_0.9Ba_0.1MnO_3-δ薄膜 锰氧化物p-n结 整流性质     

La2/3Ca1/3MnO3/Eu2CuO4/La2/3Ca1/3MnO3磁性隧道结的制备与表征

采用磁控溅射，紫外线光刻和离子束刻蚀制备了La_2/3Ca_1/3MnO₃/Eu₂CuO₄/La_2/3Ca_1/3MnO₃磁性隧道结.通过对获得的磁性隧道结的I-V特性测量，发现非线性的I-V特性，显示结样品的隧穿特性.有趣的是发现在电极材料La_2/3Ca_1/3MnO₃的金属-绝缘体转变温度(Tp)以下，I-V曲线出现一个跳变.随着温度降低，开始出现跳变的临界电流增大，但是跳变都发生在同样的电压下～209mV.当电流增大或减小在跳变点附近出现回滞.这一跳变只发生在铁磁金属态，表明这是一个磁性相关联的效应，可能对应一种新的磁性开关过程.虽然，目前对这一现象背后的物理机理还不清楚，但是，这一现象有可能在未来自旋电子学器件方面具有潜在的应用价值. 关键词： 庞磁电阻 磁性隧道结 开关效应     

NdBa2Cu3O7-δ/YBa2Cu3O7-δ多层膜体系的外延结构和磁通钉扎的研究

采用脉冲激光沉积技术,在单晶SrTiO₃基底上外延生长了一系列名义结构为p×(NdBa₂Cu₃O_7-δ(m)/YBa₂Cu₃O_7-δ(n))的多层膜和准多层膜(单元层NdBa₂Cu₃O_7-δ较厚而YBa₂Cu₃O_7-δ呈非连贯的岛状分布,m,n为激光脉冲数,p为重复周期).样品的超导转变温度在87—91 K范围,具体大小取决于不同的调制结构,多层膜的重复周期越大,层状界面越多,超导转变温度就越低.磁传输测量表明,准多层的样品不仅具有较高的超导转变温度,而且具有较强的磁通钉扎性能,77K零场下的临界电流密度高达4×10⁶ A/cm²,显示出良好的应用前景. 关键词： 2Cu₃O_7-δ')" href="#">NdBa₂Cu₃O_7-δ 多层膜 磁通钉扎 临界电流密度     

表面吸附K原子的多层FeSe/SrTiO3(001)薄膜的抗磁响应的原位测量

SrTiO₃（001）单晶表面上生长的单层FeSe薄膜显示出了超乎寻常的高温超导电性,其超导增强机制的一个重要因素是电子由衬底转移到了单层FeSe薄膜当中.基于此认识,研究者们在吸附了钾（K）原子的多层FeSe薄膜表面上观察到了类似超导能隙的隧穿能谱和光电子能谱.但这种自上而下的电子掺入方式在多层FeSe薄膜表面上可能引起的高温超导电性,还缺乏零电阻或迈斯纳效应等物性测量实验的直接证实.本研究利用自行研制的一台特殊的多功能扫描隧道显微镜,在生长于SrTiO₃（001）衬底上的多层FeSe薄膜表面上,不但观察到了超导能隙随K吸附量的变化,而且利用原位双线圈互感测量技术,成功地的观察到了该薄膜的抗磁响应,并由此确定了该薄膜样品呈现迈斯纳效应的超导转变温度为23.9 K.其穿透深度随温度的变化呈二次幂指数关系,表明该体系的超导序参量很可能具有S^±配对对称性.     

关于MgB2/Al2O3超导薄膜电阻转变和各向异性的研究

利用电子束蒸发方法将MgB₂超导薄膜沉积到Al₂O₃(001)衬底上.采用标准的四引线法研究了磁场平行和垂直超导薄膜ab平面下的电阻转变.一个激活能模型 U(T,H)=U₀(1-T/(T_c+δ))ⁿ(1-H/H 关键词： 2/Al₂O₃')" href="#">MgB₂/Al₂O₃ 超导体 电阻转变 各向异性     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa₂Cu₃O_7-δ/LaAlO₃ (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl₂Ba₂CaCu₂O₈/LaAlO₃ (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔC_{关键词： YBCO/LAO TBCCO/LAO 超导薄膜 应变 表面电阻}     

［（SrTiO3）n/（SrTi0.8Nb0.2Ｏ3）m］20/LaAlO3超晶格的制备及其激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积（PLD）镀膜技术在倾斜10°的LaAlO₃（100）单晶衬底上制备了（SrTiO₃）_n/（SrTi0.8Nb_0．2Ｏ₃）_m系列超晶格.在超晶格薄膜的XRD图谱中清楚地观察到周期调制的卫星峰结构.从卫星峰的分布计算了超周期,进而得到了在生长SrTiO₃和SrTi_0．8Nb_{0．2< 关键词： 3}）_n/（SrTi_0．8Nb_0．2Ｏ₃）_m］20/LAO（100）超晶格')" href="#">［（SrTiO₃）_n/（SrTi_0．8Nb_0．2Ｏ₃）_m］20/LAO（100）超晶格 激光感生热电电压 各项异性Seebeck系数 原子层热电堆