123相高溫超導(dǎo)體的Nernst效應(yīng)研究.pdf

1、本論文主要研究SmBa2Cu3O6+δ單晶和生長(zhǎng)于LAO襯底的c軸取向的過(guò)摻雜Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0.05,0.1,0.2)薄膜等高溫超導(dǎo)體的輸運(yùn)性質(zhì)和Nernst效應(yīng)。此外,我們還研究了Te替代對(duì)于NbSe2的二帶超導(dǎo)電性的影響。前者主要為了研究Tc以上的超導(dǎo)位相漲落與贗能隙和超導(dǎo)態(tài)的關(guān)系。后者主要研究低維材料中的二帶超導(dǎo)電性。
　　 對(duì)于高溫超導(dǎo)體,因其具有低維度和低載流子濃度的特點(diǎn),超導(dǎo)Cooper對(duì)的

2、位相漲落起關(guān)鍵作用。許多理論物理學(xué)家提出假設(shè),認(rèn)為電子在比Tc高很多的特征溫度Tonset開(kāi)始形成Cooper對(duì),并在溫度Tc形成長(zhǎng)程位相相干。在常規(guī)超導(dǎo)體中,Cooper對(duì)的形成和凝聚同時(shí)發(fā)生。對(duì)于高溫超導(dǎo)體,在很大的欠摻雜范圍內(nèi),存在贗能隙區(qū)域(Tc＜T＜T*)。這一贗能隙區(qū)域,無(wú)疑是超導(dǎo)相圖中最有挑戰(zhàn)性的部分。有理論研究提出贗能隙是超導(dǎo)電性的先驅(qū),超導(dǎo)態(tài)在溫度Tc被激發(fā)的磁通所破壞,而Cooper仍然存在直至溫度達(dá)到T*。贗能隙及

3、其與超導(dǎo)態(tài)的關(guān)系的研究,很可能對(duì)于人們理解高溫超導(dǎo)電性的機(jī)制起重要作用。
　　 能斯特效應(yīng)能夠非常靈敏地探測(cè)類磁通激發(fā)。在發(fā)現(xiàn)空穴型的銅氧化物超導(dǎo)體“正常態(tài)”的反常能斯特效應(yīng)后,人們給出了許多用于解釋這個(gè)現(xiàn)象的提議,包括Tc以上的類磁通激發(fā),超導(dǎo)漲落,反鐵磁漲落和Cooper對(duì)的預(yù)配對(duì)。
　　 在本論文中,我們系統(tǒng)地研究了SmBa2Cu3O6+6(SmBCO)單晶和Ca摻雜的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的電阻率

4、,Hall系數(shù),熱電勢(shì)和能斯特效應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)SmBCO單晶的氧含量可以由通過(guò)兩個(gè)步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先,通過(guò)在氧氣和氮?dú)庵型嘶鸩煌臅r(shí)間制備出指定氧含量的SmBCO粉末。其次,將SmBCO單晶與已知氧含量的SmBCO粉末混合放入石英管中,在真空中退火。高溫超導(dǎo)體SmBCO的輸運(yùn)性質(zhì)系統(tǒng)地依賴于空穴濃度P。我們首次報(bào)道了SmBCO單晶的能斯特效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,對(duì)于銅氧化物相圖的欠摻雜區(qū),在Tc以上存在贗能隙的打開(kāi)和超導(dǎo)漲落。Tco以上很寬的

5、溫區(qū)觀測(cè)到能斯特信號(hào)是對(duì)Emery和Kivelson的贗能隙位相漲落模型(Nature,1995,374,434-437)的有力證據(jù)。我們得到的在Tc附近的數(shù)據(jù)可由配對(duì)場(chǎng)的振幅和相位的超導(dǎo)漲落解釋,與Curty andBeck的理論結(jié)果一致(Phys.Rev.Lett,2003,91,257002-1-4)。我們的結(jié)果意味著在贗能隙區(qū)域中存在相位漲落區(qū)域,并認(rèn)為贗能隙態(tài)與超導(dǎo)態(tài)有關(guān)。
　　 我們用脈沖激光沉積鍍膜方法(PLD)在

6、LAO襯底上生長(zhǎng)了c軸取向的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0.05,0.1,0.2)外延薄膜。電阻,Hall效應(yīng)和熱電勢(shì)的側(cè)量,證實(shí)了x=0.1和0.2的樣品是過(guò)摻雜的。在過(guò)摻雜的樣品中,不能探測(cè)到贗能隙打開(kāi)的特征溫度T*。在過(guò)摻雜區(qū)域,從能斯特效應(yīng)定出的類磁通激發(fā)的Tv仍然比Tc高。我們的結(jié)果說(shuō)明,在過(guò)摻雜區(qū)域,類磁通激發(fā)區(qū)域超出了贗能隙區(qū)域。在這個(gè)體系中還可以觀測(cè)到由Ca摻雜引入的無(wú)序效應(yīng)。我們?cè)赥-p相圖中總結(jié)并討論了特