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La_2CuO_4型超导体中的电荷有序及其超声衰减特性研究

作　者: 屈继峰
导　师: 李晓光
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 中国科学技术大学电荷有序超导电性博士学位论文高温超导体超声声速衰减特性条纹相中子散射超声衰减
分类号: O511
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

高温超导体中的电荷条纹相是当前凝聚态领域的研究热点之一。所谓电荷条纹相，是指在CuO₂平面内，电荷和自旋自发聚集形成的一维周期性调制结构，其中电荷条纹作为自旋反相畴壁存在。大量的实验证据表明在铜氧化物高温超导体中，电荷条纹相对高温超导电性和正常态性质都起着至关重要的作用。在本论文中，我们以输运行为和超声衰减特性为主要手段研究了La系超导体中电荷条纹与结构之间的相互作用以及磁场对电荷条纹的影响，并进一步分析讨论了电荷条纹与超导电性之间的关系。此外，我们还研究了新型钴氧化物超导体的母体Na_xCoO₂体系的Raman散射光谱，澄清了国际上对该体系Raman峰的错误指认。论文内容共分为五章，各章的主要内容分别概括如下：第一章综述了有关高温超导体中电荷条纹相的研究进展，包括条纹物理图像的简单介绍、条纹与结构之间的关系、高温超导体中电荷一维输运的实验证据等。通过对各种实验手段研究条纹结果的分析，阐述条纹在高温超导电性中所扮演的角色。最后给出了当前研究中存在的一些问题。第二章我们研究了La_1.88-yNd_ySr_0.12CuO₄体系的结构、输运行为以及超声衰减特性。室温下的X射线衍射表明Nd掺杂能够驱动CuO₆八面体的旋转。La_1.48Nd_0.4Sr_0.12CuO₄的变温X射线衍射证明在70K附近发生低温正交-低温四方的结构转变。样品的电阻率在LTO-LTT结构转变处出现小的跳跃，在LTO相可以很好的用一维输运模型进行描述，而在LTT相则表现为log（1/T）行为。超声声速在LTO-LTT结构转变温度处的异常硬化和伴随的能量损耗峰给出了静态电荷条纹随Nd掺杂的演化规律。更为重要的结果是，在100K附近我们观察到由于动态电荷条纹与掺杂引起的晶格畸变之间弛豫性相互作用而导致的能量损耗峰。超声变频测量的结果表明动态条纹越过钉扎中心的激活能E/κ_B约为1800K。第三章研究了La_1.88Sr_0.12-xBa_xCuO₄体系的超导电性和超声衰减特性，并讨论了超导电性与电荷条纹之间的关系。根据超声声速在低温下的硬化以及伴随的衰减峰随Ba含量x的演化，我们证明了在Ba含量x≤0.04的样品中存在着局域的静态电荷条

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章高温超导体中的电荷条纹序  11-52
  1.1 引言  11-12
  1.2 条纹相的物理图象  12-17
    1.2.1 条纹相概念的提出  12-15
    1.2.2 高温超导体中的1/8反常  15-16
    1.2.3 费米面结构  16-17
  1.3 电荷条纹与结构的关系  17-22
    1.3.1 La系铜氧化物的结构转变  17-18
    1.3.2 低温四方相钉扎电荷条纹  18-19
    1.3.3 电荷条纹诱导局域结构畸变  19-22
  1.4 一维电子结构的实验证据  22-30
    1.4.1 Mottness空间调制  22-23
    1.4.2 电阻及Hall系数  23-26
    1.4.3 各向异性输运  26-28
    1.4.4 红外光电导谱  28-29
    1.4.5 Raman散射谱  29-30
  1.5 探测条纹的其它实验手段  30-35
    1.5.1 核四极矩共振  30-31
    1.5.2 核磁共振  31-33
    1.5.3 μ子自旋转动  33-34
    1.5.4 热导  34-35
  1.6 条纹与超导电性的关系  35-37
    1.6.1 条纹与赝能隙  35-37
    1.6.2 条纹与超导电性  37
  1.7 存在的问题  37-44
    1.7.1 动态条纹与结构的相互作用  37-38
    1.7.2 磁场对条纹序的影响  38-40
    1.7.3 其它形式的电荷有序  40-42
    1.7.4 电子型超导体中的电荷有序  42-44
  1.8 小结  44-45
  参考文献  45-52
第二章 La_(1.88-y)Nd_ySr_(0.12)CuO_4的结构相变及输运和超声衰减特性  52-70
  2.1 引言  52-53
  2.2 样品制备和实验方法  53-54
  2.3 实验结果及讨论  54-66
    2.3.1 La_(1.88-y)Nd_ySr_(0.12)CuO_4的结构  54-57
    2.3.2 La_(1.88-y)Nd_ySr_(0.12)CuO_4输运行为  57-60
    2.3.3 La_(1.88-y)Nd_ySr_(0.12)CuO_4的超声衰减特性  60-63
    2.3.4 P_1峰的起源  63
    2.3.5 P_2峰的起源  63-66
  2.4 本章小结  66-67
  参考文献  67-70
第三章 La_(1.88)Sr_(0.12-x)Ba_xCuO_4的超声衰减特性与局域电荷有序  70-81
  3.1 引言  70-71
  3.2 样品制备及实验方法  71-73
  3.3 实验结果及讨论  73-78
    3.3.1 La_(1.88)Sr_(0.12-x)Ba_xCuO_4的超导电性  73-74
    3.3.2 La_(1.88)Sr_(0.12-x)Ba_xCuO_4的超声衰减特性  74-76
    3.3.3 电荷有序与超导电性的竞争  76-78
  3.4 本章小结  78-79
  参考文献  79-81
第四章磁场对电荷条纹的影响  81-94
  4.1 引言  81-82
  4.2 样品制备及实验方法  82
  4.3 轻度掺杂La_(2-x)Sr_xCuO_4中磁场对条纹的影响  82-83
  4.4 磁场对La_(1.48)Nd_(0.4)Sr_(0.12)CuO_4中静态电荷条纹的影响  83-85
    4.4.1 电阻  83-84
    4.4.2 超声声速和衰减  84-85
  4.5 La_(1.88)Sr_(0.12-x)Ba_xCuO_4中磁场诱导局域电荷有序  85-91
    4.5.1 超声衰减特性  85-89
    4.5.2 磁场下的电阻展宽  89-91
  4.6 本章小结  91-92
  参考文献  92-94
第五章 Na_xCoO_2的Raman光谱研究  94-111
  5.1 引言  94-96
  5.2 样品制备与实验方法  96-98
  5.3 实验结果及讨论  98-108
    5.3.1 样品表征  98-100
    5.3.2 散射截面分析  100-102
    5.3.3 单晶Na_(0.7)CoO_2Raman光谱  102-104
    5.3.4 多晶Na_(0.7)CoO_2的Raman光谱  104-105
    5.3.5 Na离子有序  105-108
  5.4 本章小结  108-109
  参考文献  109-111
攻读博士学位期间发表论文  111-112

La_2CuO_4型超导体中的电荷有序及其超声衰减特性研究

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