層狀釕氧化合物Sr-,n+1-Ru-,n-O-,3n+1-的輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、層狀Ruddlesden-Popper(RP)系列釘氧化合物Srn+lRunO3n+1隨著RuO正八面體層數(shù)n的增加,其物理性質(zhì)表現(xiàn)出了奇特的演變。n=1的化合物Sr2RuO4是目前為止發(fā)現(xiàn)的唯一一個(gè)自旋三態(tài)、奇宇稱的p波超導(dǎo)體,其超導(dǎo)機(jī)理及正常態(tài)的奇異性質(zhì)還有待進(jìn)一步的理解,是當(dāng)前凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題；n=2的化合物Sr3Ru2O7在低溫下出現(xiàn)變磁量子相變及量子漲落:n=3的化合物Sr4Ru3O10表現(xiàn)出很強(qiáng)的磁性各向異性:無窮層

2、(n=∞)化合物SrRuO3表現(xiàn)出各向同性的巡游鐵磁性(Tc=160K)。可以看出,隨著RuO八面體層數(shù)的減少,磁性逐漸減弱直到超導(dǎo)出現(xiàn)。因此,對這一系列化合物的研究,有望揭示Sr2RuO4超導(dǎo)機(jī)理,甚至可為高溫超導(dǎo)機(jī)制的理解提供旁證。另外,該系列化合物為研究晶體結(jié)構(gòu)與物性之間的關(guān)系提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。
　　 我們首次報(bào)道了超導(dǎo)體Sr2RuO4正常態(tài)的Nernst效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)在100K以下Nernst信號(hào)逐漸增大,直到20K的附

3、近出現(xiàn)一個(gè)負(fù)的最大值,隨后隨溫度線性趨于零。我們提出增大的Nernst信號(hào)可能來自于多帶的特性以及磁漲落的貢獻(xiàn)。同時(shí),我們結(jié)合其它譜學(xué)測量結(jié)果,提出在20K溫度以下該體系進(jìn)入了一種相干電子態(tài),這種相干態(tài)可能是發(fā)生在γ帶(dxy軌道)上。對熱電勢、Hall效應(yīng)和比熱的測量進(jìn)一步支持了我們的這個(gè)圖像。這種軌道相關(guān)的相干態(tài)可能是軌道相關(guān)的超導(dǎo)態(tài)的前驅(qū),與其超導(dǎo)機(jī)理之間有著直接的聯(lián)系。
　　 我們通過磁熱電勢、磁阻和磁化率測量研究了Sr

4、4Ru3O10樣品在沿平面內(nèi)磁場(H//ab)導(dǎo)致的電子態(tài)變化。在T＜35K時(shí),磁阻、磁化率和磁熱電勢隨磁場在1～2T出現(xiàn)跳變并伴隨著磁回滯現(xiàn)象,證實(shí)了不同磁場下存在著兩個(gè)不同的電子態(tài)。而且,在H//ab時(shí)磁化率在大約T=35K處出現(xiàn)一個(gè)寬的峰值。我們認(rèn)為在T＜35K時(shí)體系中存在“硬的鐵磁磁疇”,磁性與晶體結(jié)構(gòu)之間存在強(qiáng)的耦合,在強(qiáng)磁場H//ab下“硬的鐵磁磁疇”轉(zhuǎn)向到同一個(gè)方向而導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的微小變化,從而導(dǎo)致電子態(tài)的變化。這個(gè)高磁場

5、(H//ab)下出現(xiàn)的電子態(tài)還具有更大的熱電勢的特點(diǎn),這是以前從來沒有發(fā)現(xiàn)過的。
　　 通過研究Sr4Ru3O10樣品在H//c時(shí)熱電勢的磁場關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)T＜35K時(shí),磁熱電勢與H/T有標(biāo)度關(guān)系,證明了自旋熵對該體系的熱電勢有貢獻(xiàn),這是第一次在釕氧化合物中發(fā)現(xiàn)自旋熵的熱電勢貢獻(xiàn)。同時(shí),在T=35～110K的溫區(qū),我們觀測到了熱電勢隨溫度變化的線性行為,且S/T與電子比熱γ系數(shù)之間存在標(biāo)度關(guān)系,我們提出強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)引起的電子質(zhì)量重

6、整化主導(dǎo)了這個(gè)溫度區(qū)域的熱電勢。熱電勢的這兩個(gè)標(biāo)度行為,說明Sr4Ru3O10體系中的熱電勢存在兩種不同的貢獻(xiàn)項(xiàng)。
　　 論文的最后研究了鈷氧化合物L(fēng)a1-xSrxCoO3(0≤x≤0.5)中Co的自旋態(tài)與熱電勢的關(guān)系。通過磁化率測量得到Co的有效磁矩,并由此計(jì)算出體系中Co4+處于高自旋態(tài)或者高自旋態(tài)和低自旋態(tài)的混合態(tài)。根據(jù)修正過的Heikes公式,我們用300K時(shí)的熱電勢數(shù)據(jù)計(jì)算出Co4+的自旋態(tài)與磁化率得到的吻合。我們提出