Sr2CuO3+δ高溫超導樣品中微結構的同步輻射研究.pdf

1、能源是現(xiàn)代社會發(fā)展所面臨的一大挑戰(zhàn)，其中，能源傳輸損耗是長期困擾人們的一大難題，開發(fā)具有零電阻、邁斯納效應、約瑟夫森效應等多種優(yōu)異特性的超導材料成為解決這一難題的主要方案之一。近年來，高溫超導材料的出現(xiàn)使得超導材料被廣泛的應用到軍事、醫(yī)療、工業(yè)、電力等社會的各個方面，但目前可用的高溫超導材料仍需在制冷條件下使用，最高超導臨界溫度只到～160K。為了降低運行成本，研究具有更高臨界溫度Tc的高溫超導材料甚至室溫超導顯得尤為重要。但是，提高T

2、c的研究目前遇到了瓶頸，這主要是由于缺乏一個統(tǒng)一的理論來解釋清楚高溫超導電性機理，材料開發(fā)缺乏理論指導。高溫超導機理解釋的困難主要在于材料中各種序參量——電荷、軌道、自旋、晶格等之間的強關聯(lián)作用，這些復雜相互作用常常導致微觀結構的出現(xiàn)。大量的實驗研究表明，微結構的變化與高溫超導電性密切相關。為進一步理解高溫超導材料的微結構與超導電性的關系，我們利用同步輻射相關技術對典型單銅氧層銅基高溫超導材料的晶體結構和電子結構進行了詳細的表征和研究。

3、具體地，本論文利用同步輻射共振X射線衍射(RXD)技術表征了高溫超導材料Sr2CuO3+δ中與超導電性相關的超晶格調制結構隨溫度的演化，同時利用同步輻射X射線吸收精細結構(XAFS)譜學技術研究了Sr2CuO3+δ粉末樣品中銅元素附近的局域晶格畸變，結合二者討論了該材料中超晶格調制結構形成的原因及超晶格調制結構與超導電性的關系;然后，利用同步輻射偏振XAFS技術研究了Sr2CuO3+δ材料中一直具有爭議的氧空位占位問題;最后，利用同步輻

4、射偏振X射線吸收譜(XAS)技術研究了該材料的各向異性的電子結構。以上結果加深了我們對銅基高溫超導材料超導機理的理解。
　　第一章介紹了超導材料的發(fā)展歷程，并指出目前存在的主要科學問題。首先，闡述了超導材料的研究進展，以及銅基高溫超導材料的研究現(xiàn)狀;其次，回顧了本論文主要研究的Sr2CuO3+δ高溫超導材料的國內外研究進展并指出了進一步研究的必要性;最后，給出本論文的研究對象、研究內容，以及擬解決的科學問題。
　　第二章詳細

5、介紹了該論文研究中所涉及的同步輻射實驗技術和實驗方法，包括同步輻射XAFS技術、同步輻射XAS技術、同步輻射RXD技術等。
　　第三章，我們分別采用同步輻射XAFS技術和同步輻射RXD技術對Sr2CuO3+δ粉末樣品在超導轉變前后的微結構進行了仔細研究。變溫RXD發(fā)現(xiàn)在120K左右出現(xiàn)了新的調制結構相，變溫XAFS也表明Sr2CuO3+δ粉末中銅元素局域配位在該溫度也出現(xiàn)晶格畸變和微弱的有序信號，暗示著局域晶格畸變是與新的調制結構

6、相關的;同時，新的調制結構在超導臨界溫度左右完全形成，并且在超導臨界溫度以下一直存在，因此，我們認為新發(fā)現(xiàn)的調制結構是與超導轉變密切相關的。
　　第四章，我們選擇Sr2CuO3+δ單晶樣品作為研究對象，利用同步輻射偏振XAFS技術和偏振XAS技術分別在Cu K邊和L23邊研究了Sr2CuO3+δ單晶樣品的各向異性的局域配位結構和電子結構。偏振XAFS的實驗結果指出，Sr2CuO3+δ單晶樣品中的氧空位既存在于銅氧面內又存在于頂角位