CrAs——第一个Cr基化合物超导体的发现

非常规超导体自发现以来便引起了凝聚态物理学家的广泛兴趣,诸如重费米子超导体,铜基高温超导体和铁基高温超导体等。这类超导体的一个基本特征是,当长程反铁磁序被抑制时会出现超导现象。而要破坏长程磁有序,除了掺杂不同元素以引入电荷载流子或者化学压力外,物理加压也是一种有效的调控手段。文章将介绍第一个Cr基化合物超导体——CrAs单晶通过物理加压首次实现超导电性的过程。当压力为8 kbar时,超导临界温度出现在2K,这时发生在常压下265 K的一级反铁磁相变被完全压制。在CrAs体系中,超导与反铁磁序之间的竞争关系说明CrAs是非常规超导体。CrAs的超导也为发现新型超导体打开了一扇大门。     

利用中子散射研究铁基超导体的磁结构

铁基超导材料的高温超导电性发生在反铁磁不稳定的区域,因此其母体的磁结构获得了广泛而深入的研究。文章简要综述了中子散射对铁基超导体磁结构的研究结果,主要按FeAs基和FeSe基两类材料进行介绍。另外,文章还介绍了掺杂导致超导时对一些体系的反铁磁序的影响。     

Mn位W掺杂对La0.3Ca0.7MnO3电荷有序相的破坏及磁性质影响

采用固相反应法制备了样品La0.3Ca0.7Mn1-xWxO3(x=0.00,0.12,0.15).通过测量样品的M～T曲线、M～H曲线和ESR曲线,研究了Mn位W掺杂对La0.3Ca0.7MnO3电荷有序相的破坏及磁性质的影响.结果表明:当x=0.00时,在262K时形成电荷有序相(CO相);当T>262K时,表现为顺磁;当T<190K时,表现为长程反铁磁(在AFM本底中存在少量FM成分),AFM/CO态共存;从262K(TCO)到190K,随温度降低在电荷有序态下从顺磁向反铁磁转变.当x≈0.12时,在170K～180K残留CO相,而当x=0.15时,CO相消失,体系存在一个CO态融化过程,在极低温下存在顺磁铁磁(PMFM)相变.     

铁基超导体中的反铁磁序和自旋动力学

类似于其他非常规超导材料,铁基高温超导电性通常出现在静态长程反铁磁序被抑制之后,并且强烈的自旋涨落始终与超导电性相伴相生,因此理解磁性相互作用是建立铁基超导微观机理的重要前提.中子散射作为研究凝聚态物质中磁性相互作用的有力工具,在揭示铁基超导电性的磁性起源方面起到了关键作用.本文系统总结了近十年来铁基超导材料的中子散射研究结果,包括铁基超导材料中的静态磁结构、磁性相变、动态磁激发、电子向列相等,并探讨它们与超导电性之间的关系.     

铁基超导体的量子临界行为

铁基超导体呈现丰富的电子相图, 各种有序态相互交叠. 本文主要介绍利用核磁共振手段在空穴型和电子型掺杂的BaFe₂As₂以及LaFeAsO_1-xF_x这三种具有代表性的铁基超导体中探测到的反铁磁序与超导序的微观共存、量子临界点和量子临界行为. 实验发现, 无论在空穴型还是电子型掺杂的铁基超导体中, 反铁磁相变温度都随着掺杂被抑制, 并最终在某个掺杂量降到零温而形成量子临界点. 在反铁磁转变温度之上存在结构相变, 其转变温度也随着掺杂而降低. 核磁共振谱证实结构相变也形成一个量子临界点. 本文介绍核磁共振及输运测量揭示的这两种量子临界点附近存在的量子临界行为, 共存态下奇异的超导性质等.     

La$lt;sub$gt;0.4$lt;/sub$gt;Ca$lt;sub$gt;0.6$lt;/sub$gt;MnO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;中Mn-位Fe和Cr掺杂对磁性质的影响

研究了Fe和Cr掺杂对La_0.4Ca_0.6MnO₃ 中电荷有序反铁磁基态的调控作用. 磁性质的测量结果表明, 两种离子掺杂均能有效抑制原型样品中的长程电荷有序相, 但是Fe离子掺杂样品均具有反铁磁的基态, 而Cr掺杂样品中则出现了显著的铁磁性. 结合电输运测量结果显示, Cr掺杂引起的铁磁态同时具有金属性, 表明其中是电子双交换作用占主导. 对比两种掺杂离子的电子结构发现, Cr离子空的e_g电子轨道促进了电子双交换作用, 而Fe掺杂则只是引入了不同的自旋交换作用, 导致自旋无序. 关键词： 磁性氧化物 反铁磁     

在La2CuO4+y中超导与长程非公度磁有序的共存

铜氧化物超导体的相图具有如下共同特征:未掺杂或很低掺杂浓度对应反铁磁区;最佳掺杂及欠掺杂的低温相是超导区;当掺杂浓度介于上述二者之间时,材料既不超导也不具有反铁磁长程序.一般认为,超导与长程磁有序不能共存.     

A位的Gd掺杂对La0.7Sr0.3MnO3体系磁电性质的影响

通过实验研究了La0.7-xGdxSr0.3MnO3(x=0.00,0.10,0.15,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70)体系的M-T曲线、M-H曲线、红外光谱、拉曼光谱、ρ-T曲线和MR-T曲线.实验结果表明:随着Gd掺杂的增加,体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁磁状态转变,高掺杂时的输运性质在其磁背景下发生异常.Gd掺杂引起的磁结构变化和额外的磁性耦合将导致庞磁电阻效应.     

SmCo_(1-x)Ir_xAsO体系的磁性和输运性质

采用固相反应法,制备出一系列SmCo1-xIrxAsO(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)多晶样品。XRD测试结果表明所有样品均具有ZrCuSiAs型四方结构,随着掺杂量的增加,晶格参数a变大,c变小。在x≥0.25时发现小部分杂相峰IrAs2,说明SmCo1-xIrxAsO体系单相样品较难制得。磁性测量结果表明,SmCo1-xIrxAsO在高温区表现出顺磁性。外场为10Oe时,掺杂量为0.05的样品随着温度的降低,依次在60K和45K附近出现铁磁转变和反铁磁转变,在低温区ZFC与FC曲线分离,出现明显的不可逆性。随着外磁场的增加,不可逆性受到抑制,铁磁转变温度TC向高温方向移动。增加掺杂量,样品铁磁反铁磁转变温度几乎不变,表明Ir掺杂对样品磁性没有影响。M-H曲线表明,温度T30K时,所有掺杂样品随着磁场的增加,均出现反铁磁(AFM)-铁磁(FM)的磁性转变,且转变磁场随温度的升高而减小。T=50K时,这种变磁性转变消失,样品表现出软铁磁特性。     

A位的Sm掺杂对La0.67Sr0.33MnO3体系磁电性质的影响

通过实验研究了La0.67-xSmxSr0.33MnO3(x=0.00,0.10,0.20,0.30)体系的M-T曲线、ESR曲线、红外光谱、拉曼光谱、ρ-T曲线和MR-T曲线. 实验结果表明:随着Sm掺杂的增加,体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁磁状态转变,Sm掺杂引起的磁结构变化和额外磁性耦合将导致CMR效应.     

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.     

利用单轴压强下的电阻变化研究铁基超导体中的向列涨落

铁基超导体中普遍存在着反铁磁、超导和向列相,因此研究向列相的性质及其与反铁磁、超导的关系对于理解铁基超导体的低能物理及高温超导电性具有非常重要的作用.所谓向列相是指电子态自发破缺了晶格的面内四重旋转对称性而形成的有序态,从而导致样品的某些物理性质出现了两重的各向异性.我们通过自主研发的单轴压强装置,可以在低温下原位改变压强,测量电阻的变化,从而得到向列极化率.本文介绍了我们利用该装置在最近几年研究铁基超导体的向列相和向列涨落所取得的一些成果,包括详细研究了BaFe_(2-x)Ni_xAs_2体系中的向列量子临界点及其量子临界涨落,并提出了基于向列涨落强弱调节的铁基超导体统一相图.这些结果表明,向列相及其涨落与反铁磁和超导均有很强的耦合,对于理解铁基超导体中磁性和超导电性非常关键.     

过量La掺杂的Bi—2201单晶的超导电性

在极度Ｌａ掺杂的Ｂｉ２Ｓｒ２－ｘＬａｘＣｕＯ６＋ｙ单晶中发现Ｔｃ高达３６Ｋ的超导相。Ｘ射线衍射（ＸＲＤ图和劳埃斑点实验都显示单晶具有很好的质量。ＥＤＸ分析结果和由ＸＲＤ得到的单晶ｃ轴长度均证实单晶处于极度Ｌａ掺杂的区域。一般来说，处于如此高Ｌａ掺杂区域的Ｂｉ－２２０１体系不表现出超导电性。因为我们的样品曾在Ｏ２中６８０℃退火１０小时，而且极度Ｌａ掺杂会导致长程反铁磁有序背景。所以我们将这种高Ｔｃ的     

在La_2CuO_(4 y)中超导与长程非公度磁有序的共存

铜氧化物超导体的相图具有如下共同特征 :未掺杂或很低掺杂浓度对应反铁磁区 ;最佳掺杂及欠掺杂的低温相是超导区 ;当掺杂浓度介于上述二者之间时 ,材料既不超导也不具有反铁磁长程序 .一般认为 ,超导与长程磁有序不能共存 .然而 ,在过去的 10年中 ,核磁共振、μ子自旋共振 (μ -ＳＲ)和中子散射实验已经证明 :动态反铁磁关联是高温超导体的固有属性 .最近 ,研究兴趣转移到了观察高温超导体中的静态非公度磁有序 .对于Ｌａ1 6 -ｘＮｄ0 4 ＳｒｘＣｕＯ4 ,Ｔｒａｎｑｕａｄａ等的研究表明 ,存在电荷以及自旋的静态有序 ,并且调制相对于晶格…     

Br掺杂对二聚物能隙材料(CH_3)_2NH_2Cu(Cl_(1-x)Br_x)_3的晶体结构和物理性质的影响（英文）

晶体的物理性质可以通过晶体掺杂的方式来改变.因此,在这工作中,我们研究了Br掺杂效应对(CH_3)_2NH_2Cu(Cl_(1-x)Br_x)_3(0≤x≤1)晶体的结构,物理性质及比热的影响.研究表明,晶体结构几乎不受Br掺杂影响,而温度T2K的磁性质,其随掺杂浓度的变化而变化.掺杂浓度从x=0到x=1变化过程中,磁相互作用从顺磁态变为铁磁态.这现象可理解为随着掺杂浓度增大,最近邻磁性离子间相互作用发生改变,导致x=0晶体的磁结构中反铁磁二聚化解体.不同磁场下x=0和x=1掺杂的晶体比热研究,x=1晶体的磁比热在温度2-4.5K区域呈现出一个随磁场变化的"肩",表明存在于x=0晶体中的自发反铁磁有序相和磁场诱导有序相被抑制.综上所述,磁性质和比热特征均表明掺杂能有效改变物理性质:x=0晶体的磁结构中反铁磁二聚化解体,x=1掺杂的磁结构演变成铁磁二聚化的反铁磁链.     

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…     

阻挫诱导的亚铁磁性Heisenberg系统中的量子相变

利用密度矩阵重整化群(DMRG)方法研究磁性阻挫对一种S=1/2准一维反铁磁自旋链但却具有亚铁磁性的Heisenberg系统基态的影响.计算了单个晶胞的基态能、自旋关联函数以及自旋能隙.研究表明这种Heisenberg自旋系统的基态随着阻挫α的增强将从磁有序相变化到自旋无序相,并且伴随着自旋能隙的出现,量子相变点为α≈0.412.同时线形链上格点间自旋长程关联值的计算结果表明在磁有序区间体系的磁有序性质随着α的增强而减弱,阻挫在0≤α< 关键词： 准一维反铁磁自旋链 亚铁磁性 密度矩阵重整化群 自旋能隙     

氮掺杂的金刚石磁性研究

采用第一性原理计算方法研究金刚石中由空位或者N掺杂引起的磁特性. 发现-1价和-2 价的碳空位能分别产生3 μ_B和2μ_B的磁矩; -2价的碳空位能够引发长程有序的铁磁耦合状态, 而-1价的碳空位更倾向于反铁磁耦合.掺杂N元素能有效地控制空位的荷电状态及相应的磁相互作用, 这一结果为在金刚石中实现非过渡族金属掺杂的铁磁性提供了一条新的路径. 关键词： 第一性原理计算 氮掺杂 金刚石 磁性     

La_(0.4)Ca_(0.6)MnO_3中Mn-位Fe和Cr掺杂对磁性质的影响

研究了Fe和Cr掺杂对La0.4Ca0.6Mn O3中电荷有序反铁磁基态的调控作用.磁性质的测量结果表明,两种离子掺杂均能有效抑制原型样品中的长程电荷有序相,但是Fe离子掺杂样品均具有反铁磁的基态,而Cr掺杂样品中则出现了显著的铁磁性.结合电输运测量结果显示,Cr掺杂引起的铁磁态同时具有金属性,表明其中是电子双交换作用占主导.对比两种掺杂离子的电子结构发现,Cr离子空的e g电子轨道促进了电子双交换作用,而Fe掺杂则只是引入了不同的自旋交换作用,导致自旋无序.     

La0.7-xDyxSr0.3MnO3(0.00≤x≤0.30)体系低温磁行为和电阻率的反常

通过测量样品的磁化强度-温度曲线、电阻率-温度曲线及磁电阻-温度曲线.研究了 Dy 掺杂(0.00≤x≤0.30)对 La_(0.7-x)Dy_xSr_(0.3)MnO_3 体系磁电性质的影响.实验发现,随 Dy 掺杂量的增加,体系磁结构从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态、反铁磁状态转变；x=0.20、0.30时的低温磁行为发生异常,电行为存在低温电阻率极小值现象.这些奇特现象不仅来源于掺杂引起的晶格效应,也来源于掺杂引起的额外磁性耦合.