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本文研究的Sr14-xCaxCu24O41体系是准一维的反铁磁铜氧化合物，具有双臂自旋梯子结构，在自旋链和自旋梯子中都存在自旋能隙，并且在该体系的高Ca含量的掺杂样品中观察到了超导特性。本论文从最基础的制备入手，用X射线衍射分析确定其晶格常数，用芯能级光电子发射谱初步研究其电子结构，并且测量其直流电阻率，磁化率和磁比热等温度特性，通过拟合和分析进一步的深入了解该体系的结构本质及其和物理特性之间的密切联系。
首先，用传统的固相反应法制备了两个系列的多晶样品Sr14-xCaxCu24O41。并主要针对系列Ⅰ即x(Ca)=0，0.4，3.5，6，7，8.4的样品进行系统的研究。
第二，X射线衍射分析表明系列Ⅰ中所有的样品都是单相的，并通过扫描电镜观察这些样品的表面形貌表明晶粒生长较好。通过对X射线衍射谱寻峰和程序拟合得到了系列Ⅰ中所有样品室温下的晶格常数。
第三，在10-300K温度范围内测量了不同磁场强度(H=1T，3T,5T)下系列Ⅰ样品(除x=0.4和7外)的磁化率，并进一步对磁化率温度曲线进行拟合。讨论了磁场强度和Ca掺杂量对磁化率尤其是对引起温度60K左右的磁化率宽峰的自旋能隙的影响，并根据拟合参数讨论磁特性与电子态之间的联系。
第四，测量了Sr14Cu24O41和Sr10.5Ca3.5Cu24O41在2-12K和50-90K温区内的零磁场和磁场强度H=3T时的比热温度特性。先拟合和分析2-12K低温区的比热，给出低温比热中各比热项的系数α、γ、β值以及对应的德拜温度ΘD、费密温度TF与费密能级EF的值，发现异常巨大的线性项(γ值大)，并讨论掺杂和磁场强度对这些参数的影响。再分析50-90K的比热测量中出现的比热异常，将在该温区出现的比热异常与自旋链内形成二聚体引起的自旋能隙联系起来，并认为外场和Ca掺杂对自旋能隙打开的温度区间影响不大。
最后，测量了Sr14Cu24O41在80K-280K温度范围内的直流电阻率，验证了该体系半导体电输运特性，并且得到了自旋梯子内空穴被局域的起始温度点Tρ，认为在Tρ上、下体系的导电机制不同且分别具有约106meV和82meV的激活能。