Ru-1222磁性超導體的微結構與物性研究.pdf

1、釕系銅氧化物超導體由于存在著超導與磁有序的共存而受到人們廣泛的關注。人們利用各種實驗手段對其微結構、超導電性和磁性質進行了深入的研究，但目前仍然存在著許多爭論。為了進一步加深對Ru-1222超導體的微結構和物性研究，我們制備了RuSr<,2>Eu<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ>、Ru<,1-x>Sb<,x>Sr<,2>Gd<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ>(x=0>，0.02，0.05，0.

2、07，0.1)和RuSr<,2>Sm<,2-y>Ce<,y>Cu<,2>O<,10-δ>(y=0.4,0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，1.0)等一系列多晶樣品，并進行了電阻率、磁化率、電子自旋共振、Raman光譜以及X.射線光電子能譜等實驗測量，深入研究了Ru-1222系列樣品的微結構、磁性質和輸運行為及其相互關系。 第一章從微結構、輸運性質、磁性質以及Raman光譜四個方面，對釕系銅氧化物超導體，重點是Ru-1222磁

3、性超導體的研究進展進行綜述。 第二章我們對RuSr<,2>Sm,,1+x>Ce<,1-x>Cu<,2>O<,10-δ>(x=0-0.6)系列樣品進行了X-射線粉末衍射、電阻曲線、X-射線光電子能譜和拉曼光譜測量與分析。實驗結果表明，隨著Ce含量的增加，體系的晶格參數(shù)a逐漸減小，晶格參數(shù)c逐漸增加，晶胞體積逐漸減小。電阻測量結果表明，樣品的輸運性質隨著Ce含量而發(fā)生變化，其中x=0.4的樣品表現(xiàn)出最佳的超導電性。Cu2p和01s芯

4、能級的X射線光電子能譜揭示出Cu的價態(tài)隨著Ce含量的減少而升高，拉曼光譜實驗也進一步證實這一結果。同時，拉曼光譜實驗結果還表明，體系的晶格參數(shù)和RuO<,6>八面體的旋轉隨著Ce含量而發(fā)生微弱的變化。 第三章對Ru位摻雜的Ru<,1-x>Sb<,x>Sr<,2>Gd<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ> (Ru-1222Gd)和不同Ce含量的RuSr<,2>Sm<,2-y>Ce<,y>Cu<,2>O<,10-δ

5、> (Ru-1222Sm)系列樣品的紅外吸收光譜進行測量，通過分析樣品的晶格參數(shù)和輸運特性隨Sb摻雜量x和Ce含量y的變化，對與氧有關的紅外振動模式進行系統(tǒng)研究。實驗觀察到，樣品在680，600，530，400，380cm<'-1>附近分別出現(xiàn)典型的紅外吸收峰。通過與類似結構的高溫超導體進行比較，對吸收峰進行了指認和分析。實驗結果為：680 cm<'-1>吸收峰可以指認為平面氧O(3)在CuO<,2>平面內Cu-O(3)-Cu沿a、b方

6、面的伸縮振動E<,u>；596 cm<'-1>吸收峰對應的振動模式為頂點氧O(2)沿z方向的伸縮振動模式A<,2u>；534 cm<'-1>吸收峰指認為鏈氧Ru-O(1)-Ru沿z方向的彎曲振動模式A<,2u>；401 cm<'-1>吸收峰可以指認為平面氧O(3)對應的Cu-O(3)-Cu在CuO<,2>平面內的彎曲振動E<,u>；380 cm<'-1>吸收峰，可能是由體系中螢石層R<,2-x>Ce<,x>O<,2>中的O(4)振動引起

7、的。同時，我們還分析討論了體系的晶格結構、聲子振動和輸運性質的相互關系。研究結果表明，Sb摻雜和Ce含量的變化對平面氧O(3)沿a軸的伸縮振動和頂點氧O(2)沿z軸的伸縮振動有著不同的影響。 第四章我們?yōu)楸苊釭d<'3+>較強的順磁性干擾，選擇沒有磁性的Eu<'3+>制備了RuSr<,2>Eu<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ>多晶樣品，通過測量電子自旋共振(ESR)譜和交流磁化率對其磁特性進行研究。RuSr

8、<,2>Eu<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ>超導樣品的交流磁化率曲線在T<,M2>～125K和T<,p>～75K處出現(xiàn)峰值。 本文通過測量不同頻率下的交流磁化率和電子自旋共振譜，對這兩個峰的起源進行了詳細的研究。通過對鐵磁共振線的強度、線寬和共振場與溫度依賴關系的討論，得出T<,M2>附近的峰對應著體系的反鐵磁轉變。T<,p>處的峰隨著測量頻率的增加向高溫移動，且峰的強度逐漸減小，這一結果證實了體系中存在