Ru-1222磁性超導(dǎo)體的微結(jié)構(gòu)與物性研究.pdf

1、釕系銅氧化物超導(dǎo)體由于存在著超導(dǎo)與磁有序的共存而受到人們廣泛的關(guān)注。人們利用各種實驗手段對其微結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)電性和磁性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究，但目前仍然存在著許多爭論。為了進(jìn)一步加深對Ru-1222超導(dǎo)體的微結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jié)構(gòu)、磁性質(zhì)和輸運行為及其相互關(guān)系。 第一章從微結(jié)構(gòu)、輸運性質(zhì)、磁性質(zhì)以及Raman光譜四個方面，對釕系銅氧化物超導(dǎo)體，重點是Ru-1222磁

3、性超導(dǎo)體的研究進(jìn)展進(jìn)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(jìn)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(jié)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(jié)果表明，樣品的輸運性質(zhì)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(dǎo)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(jìn)一步證實這一結(jié)果。同時，拉曼光譜實驗結(jié)果還表明，體系的晶格參數(shù)和RuO<,6>八面體的旋轉(zhuǎn)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(jìn)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(guān)的紅外振動模式進(jìn)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(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)體進(jìn)行比較，對吸收峰進(jìn)行了指認(rèn)和分析。實驗結(jié)果為：680 cm<'-1>吸收峰可以指認(rèn)為平面氧O(3)在CuO<,2>平面內(nèi)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(yīng)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(rèn)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(rèn)為平面氧O(3)對應(yīng)的Cu-O(3)-Cu在CuO<,2>平面內(nèi)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(jié)構(gòu)、聲子振動和輸運性質(zhì)的相互關(guān)系。研究結(jié)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(jìn)行研究。RuSr

8、<,2>Eu<,1.4>Ce<,0.6>Cu<,2>O<,10-δ>超導(dǎo)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(jìn)行了詳細(xì)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(guān)系的討論，得出T<,M2>附近的峰對應(yīng)著體系的反鐵磁轉(zhuǎn)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(jié)果證實了體系中存在