电子型超导体Nd1.85Ce0.15CuO4单晶输运性质研究

我们测量了最佳掺杂的Nd1．85Ce0．15CuO4单晶的电阻率和ab面以及c方向热电势．ρ-T曲线在高温下表现为非常好的直线，超导转变比较尖锐Tc,mid=20．6K，说明我们的样品品质很好．低温下的电阻率拟合结果表明频率大约100K的软声子模与载流子有强烈相互作用，这是极化子模型有力的证据．对于热电势结果，令人惊奇的是，无论数值还是曲线形状，包括低温曳引峰的位置，c方向的热电势Sc与ab面内的热电势Sab非常接近．这可能是某种共同的机制导致的结果．比较Nd1．85Ce0．15CuO4和Sm1.85Ce0.15CuO4的热电势曲线可以发现，二的数值和曲线形状基本相同，而与La1．85Sr0．15CuO4差异较大，这进一步说明了顶点氧在这些体系中的作用．     

铁基超导体的输运性质

在铁基超导体中存在着多种有序态,例如电子向列相和自旋密度波等,从而呈现出丰富的物理现象.输运性质的测量能为认识铁基超导体的低能激发提供极为有用的信息.铁砷超导体由于其电子结构的多能带特性,其电阻率和霍尔系数与温度的关系出现多样性的变化,但在正常态并没有看到有类似铜氧化物超导体的赝能隙打开等奇异行为.在空穴型掺杂的铁基超导体中观测到霍尔系数在低温下变号,对应温区的电阻率上出现一个很宽的鼓包等,可能是从非相干到相干态的转变.热电势行为也表现出与铜氧化物超导体的明显差异,比如铁基超导体的正常态热电势的绝对值反而在最佳掺杂区是最大的,这也许跟强的带间散射有关.能斯特效应表明铁基超导体在Tc以上的超导位相涨落并不明显,与铜氧化物超导体存在明显差别.在铁基超导体上所显示出来的这些反常热电性质,并没有在类似结构的镍基超导体(如LaNiAsO)上观测到,镍基超导体表现得更像一个通常的金属.这些均说明铁基超导体的奇异输运性质与其高温超导电性存在内在的关联,这些因素是建立其超导机理时需要考虑进去的.     

CuO面外Sm掺杂对电子型超导体的影响北大核心CSCD

研究了Nd1.85-x Smx Ce0.15CuO4单晶的热电势S、霍耳系数RH和电阻率.在CuO2平面以外的阳离子格点引入无序,其程度是通过改变Sm含量来控制的.霍耳系数RH的测量证明这种名义掺杂没有改变载流子的密度.热电势S(T)在120K以上可用掺杂的半经验模型来分析,表明有电子的窄能带和宽能带的共存.在这个模型中,无论是态密度的带宽和有效电导率的展宽都随着x的增加而增加,而局域化的趋势随Sm掺杂增加而几乎不变.Sm掺杂对超导转变温度TC的抑制作用很小,这意味着超导TC可能与载流子局域化和巡游电子的能带结构有关.     

新型超导体MgCNi3的输运性质研究

测量了新型超导体MgCNi3(Tc=8K)的电阻率、正常态Hall效应和热电势等输运性质.电阻率温度曲线表明,在高于70K的温区可以用电声子散射的BlochGr櫣ｎｅｉｓｅｎ公式拟合.Hall系数RH和热电势S在Tc以上的整个温度范围都为负值,强烈表明MgCNi3的载流子类型为电子型.RH在从Tc到140K的温区内基本不随温度变化,但在140K到室温范围,RH随温度升高其绝对值减小,对RH的这种温度依赖关系进行了讨论.S在150K以上近似与温度成线性关系,而在150K以下显示非线性,用电声子相互作用的重整 关键词： 电阻率 热电势 Hall效应     

MgB_2超导体输运特性的研究

文中对 Mg B2 超导体的制备过程 ,对其同位素效应、电阻率、I- V曲线、热电势、电导涨落效应、能隙、霍尔效应、热重 -差热分析实验等输运特性进行了较全面的综述 ,并讨论了在 Mg B2 超导体基础上的元素替代效应。     

欠掺杂双层铜氧化物的输运性质

本文在t-J模型下,应用fermion-spin理论 ,研究了双层掺杂铜氧化物材料的输运性质.结果表明,双层铜氧化物材料输运性质与单层定性相同:光电导显示出低能峰和反常中红外带,随着温度升高,中红外带被强烈压制;非常欠掺杂区域的电阻显示出从高温时金属行为到低温时绝缘体行为的转变.这些都与实验结果定性相符.     

石墨烯纳米带电极区N掺杂电子输运性质研究

运用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法,研究电极区N掺杂对扶手椅型石墨烯纳米带电子输运特性的影响.结果表明,与本征扶手椅型石墨烯纳米带电流-电压曲线相比,宽度为7的石墨烯纳米带电流-电压曲线表现出明显的不对称性,其中心N掺杂表现强烈的整流特性,整流系数达到102数量级,且将N原子从电极区中心位置移动到边缘,整流特性减弱.研究结果表明宽度为7的扶手椅型石墨烯纳米带出现强整流现象的原因主要是负向偏压下能量窗内没有透射峰引起的,该研究结果对将来石墨烯整流器件的设计具有重要的意义.     

磁性Gd3+离子对Chevrel相超导体PbMo6S8的临界电流和输运性质的影响

采用高温固态反应和均衡热压方法相结合,我们制备了一系列Gd掺杂的Chevrel相GdxPb1-xMo6S8超导样品.为了研究掺入的磁性Gd3+离子对于磁通线的钉扎作用和对临界电流及其它性质的影响,我们系统地测量了样品的电阻率,热电势,比热和临界电流密度.同时,我们计算了磁性Gd3+离子与磁通线之间的相互作用和这种作用可能导致的磁通钉扎及对临界电流的影响,并与实验结果进行了比较.结果显示除非Gd3+离子的分布是非常不均匀的,Gd3+离子所引起的钉扎是不重要的.另一方面,热电势和电阻率等输运性质及比热的结果显示由于Gd3+取代了Pb2+使载流子浓度降低了.载流子浓度的降低进而引起其它超导参数如热力学临界场Bc的变化,导致钉扎势的减小,最终降低了临界电流.     

新型超导体MgB2和MgCNi3热、电输运性质研究

报道了两种新型超导体MgB2,MgCNi3和氧化物高温超导体Bi2Sr2Ca0.9Ce0.1Cu2O8+y的热导率-温度关系和电阻率-温度关系.实验发现氧化物高温超导体在进入超导态后热导有所上升,出现极大值后再下降,而MgB2和MgCNi3则单调下降.由Wiedemann-Franz定律分别计算了它们在正常态的电子热导和声子热导.由于共有化电子的非局域性,在MgB2和MgCNi3中电子热导的贡献占据相当大的成分.对电子热导的分析结果表明,在MgB2和MgCNi3的电子热导中静态缺陷对电子的散射占主导地位.     

Gd掺杂ZnO纳米线磁耦合性质的第一性原理研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了钆(Gd)掺杂氧化锌(ZnO)纳米线的磁耦合特性. 讨论了两个Gd原子替换ZnO纳米线中不同位置Zn原子的各种可能情况. 计算发现, ZnO中掺杂的Gd原子处于相邻的位置时它们之间的相互作用是铁磁性的, 并且体系的铁磁性可以通过注入合适数目的电子来得到加强. 同时发现Gd掺杂ZnO纳米线后s-f耦合作用变得显著, 使得体系的铁磁性变得更加稳定, 这也是Gd掺杂ZnO纳米线呈现铁磁性的原因. 这些结果为实验上发现的Gd掺杂ZnO纳米线呈铁磁性提供了理论依据.     

铁基超导体中的化学掺杂研究

目前已经发现的绝大部分铁基超导体都是通过化学掺杂而得到的。铁基超导体的母体一般在200 K以下经历自旋密度波(SDW)转变:即其基态是一类巡游电子反铁磁不良导体。通过适当的元素替代可以在FeAs层产生额外的电子、空穴、巡游性或化学压力,从而有效地抑制SDW序,实现超导电性。本文侧重作者所在小组的相关研究结果,将铁基超导体中的元素替代研究分为FeAs层外和FeAs层内掺杂两大类,依次介绍和评述两年来国际上对4种主要铁基化合物中的化学掺杂研究进展。     

铁基超导体中的化学掺杂研究

目前已经发现的绝大部分铁基超导体都是通过化学掺杂而得到的。铁基超导体的母体一般在200K以下经历自旋密度波（SDW）转变：即其基态是一类巡游电子反铁磁不良导体。通过适当的元素替代可以在FeAs层产生额外的电子、空穴、巡游性或化学压力,从而有效地抑制SDW序,实现超导电性。本文侧重作者所在小组的相关研究结果,将铁基超导体中的元素替代研究分为FeAs层外和FeAs层内掺杂两大类,依次介绍和评述两年来国际上对4种主要铁基化合物中的化学掺杂研究进展。     

MgB2超导体掺杂的理论研究

由双带模型,在BCS理论的框架内,唯象地引进调制势函数Ф,研究了固溶体Mg1-xRxB2和MgRxB2-x(R为某掺杂元素)的超导临界温度,我们看到在Ф=0.2处出现了一个超导临界温度Tc峰,这显然与掺杂的物质种类、比率及均匀程度有关,我们的研究结果与M.J.Mehl等人1根据BCS理论密度方程计算基本一致,也与杨帆等人2通过ab initio计算相吻合.对已有实验结果的拟合发现,目前实验制备出的MgB2型超导体的Ф值均已大于0.4.这些结果为我们今后的实验研究工作提供了一个可供参考的研究方向.     

电子型高温超导体/铁电体/巨磁阻材料异质结的生长及其电输运性质的研究

本文中采用脉冲激光沉积的方法原位制备了结构完整的La1.89Ce0.11CuO4(LCCO)/Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)/La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)三层膜,并在此基础上制得了类似P-I-N型的全钙钛矿结构材料异质结.在不同的温度区间对其电输运性质进行了测量.测量结果表明随着充当绝缘层的Ba0.7Sr0.3TiO3的厚度的变化,异质结的电输运机制也在变化.当其厚度到达25纳米时,整个结在低温区呈现良好的整流特性.     

Bi—2212相欠掺杂区域的反常输运性质研究

测量了Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ１－ｘＹｘＣｕ２Ｏ８单晶样品ａｂ平面内电阻率ρａｂ和多晶样品电阻率ρ．热电势Ｓ随温度Ｔ的变化关系（单晶：ｘ的范围从０到０．１５；多晶：ｘ的范围从０到０．４）．在单晶和多晶样品中，都系统地观察到类似于ＹＢａ２Ｃｕ４Ｏ８，ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｙ体系中由于自旋能隙出现而引起的输运性质反常现象．详细地讨论了上述实验结果，并与角分辨率光电子能谱实验（ＡＲＰＥＳ），电子拉曼实验结果进行比较，得出Ｂｉ２２１２相欠掺杂区域的电子相图．     

空穴掺杂超导体的超导电性

在二维空穴掺杂t-t′-J-U模型和重整化平均场理论的框架下,用Gutzwiller方法研究了电子次近邻跃迁对空穴掺杂超导体的超导电性的影响。在掺杂浓度小于0.1的欠掺杂区,随着电子次近邻跃迁的增大,超导序参数在欠掺杂区域受到抑制,而在过掺杂区得到加强。     

电子型掺杂铜氧化物超导体准粒子激发谱研究

文中工作采用t-t′-t″-J模型研究了电子型掺杂铜氧化物超导体在超导序和反铁磁序共存情况下的准粒子激发谱,分别计算了在欠掺杂区、最佳掺杂区和过掺杂区的谱权重,计算结果与角分辨光电子谱实验结果符合较好.     

浅析电子型掺杂铜氧化物超导体的退火过程

铜氧化物高温超导体的发现, 打破了基于电声子相互作用BCS理论所预言的超导转变温度极限, 掀开了高温超导材料探索和高温超导机理研究的序幕. 根据掺杂类型的不同, 铜氧化物超导材料可以分为空穴型掺杂和电子型掺杂两类. 受限于样品, 对电子型掺杂铜氧化物的研究工作远少于空穴型掺杂体系. 本文简要回顾有关电子型掺杂铜氧化物超导体近期研究成果, 通过对比电子型掺杂和空穴型掺杂铜氧化物的相图来阐明电子型掺杂铜氧化物的研究对探索高温超导机理的必要性, 并特别针对电子型掺杂样品制备中的关键因素“退火过程”展开讨论. 结合课题组最新实验结果和相关实验报道我们发现电子型掺杂铜氧化物超导体在制备过程中除受到温度和氧分压的影响外, 退火效果还受到界面应力的强烈调制. 在综合考虑样品生长过程中温度、气氛及应力等多种因素的基础上, 探讨了“保护退火”方法导致电子型体系化学掺杂相图变化的起因.     

电子型高温超导体／铁电体／巨磁阻材料异质结的生长及其电输运性质的研究

本文中采用脉冲激光沉积的方法原位制备了结构完整的La1.89Ce0.11CuO4（LCCO）／Ba0．7Sr0.33TiO3（BST）／La0.67Sr0．33MnO3（LSMO）三层膜，并在此基础上制得了类似P-I-N型的全钙钛矿结构材料异质结．在不同的温度区间对其电输运性质进行了测量．测量结果表明随着充当绝缘层的Ba0．7Sr0．3TiO3的厚度的变化，异质结的电输运机制也在变化．当其厚度到达25纳米时，整个结在低温区呈现良好的整流特性．     

p型Na掺杂各向异性ZnO的电子性质与热电输运性质

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度,并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明,p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体,其带隙增大到1.3eV,其对于光子的吸收限向低能量光子移动,体系费米能级附近的态密度大幅度提高,这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级,这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成,且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。