Y<,1-x>Ho<,x>Ni<,2>B<,2>C超导体和PMN-PT驰豫铁电体中的输运现象

来源 :浙江大学理学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yxsaisai
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固体中的输运现象是一个极为重要的物理现象。研究超导体的输运性质,可以更好的了解其超导特性。与这种电子相关的输运行为相对应,固体中的离子也可以产生输运行为,这种离子的输运被认为是钛酸盐中电阻退化的主要原因。正是基于这些动机,本论文研究了超导体Y1-xHoxNi2B2C的输运性质和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-0.3PT)驰豫铁电材料中的输运现象。该论文工作无论对于基础学科领域的研究还是材料应用领域的研究都具有深刻的意义:我们首次测量了Yni2B2C的能斯特效应,第一次用一种很灵敏的输运测量技术证明了该体系的多带特性。随后,我们通过磁性原子Ho掺杂,发现并解释了一种新的与磁无序相关的超导一正常态再入行为,这是磁无序体系中的超导-正常态再入行为的首次报道。最后,该论文还填补了驰豫铁电材料中的电阻退化机制的研究,对于工业上高性能铁电材料的设计和应用具有深刻指导意义。   该论文被分为两个部分。论文的第一部分主要研究了稀土镍硼碳超导体Y1-xHoxNi2B2C的输运性质和磁性质。对于母体化合物超导体Yni2B2C,通过能斯特效应等测量,发现了其在正常态增大的Nernst信号,强有力地证明了该体系的多带超导特性,这是该超导体中能斯特效应的首次报道。我们还发现由Nernst效应得到的上临界磁场Hc2(T)与磁电阻测量得到的基本一致,说明该超导体没有位相涨落,与高温铜氧化物超导体有着明显区别。随后,我们系统地研究了Ho掺杂体系Y1-xHoxNi2B2C的超导特性和磁性质。研究发现,随着Ho原子浓度的增加,Yni2B2C的超导温度被明显抑制,关于这一结果,我们第一次详细的论证了这一超导转变温度的抑制主要来源于磁拆对效应,而Ho替代Y引起的离子质量变化(类似同位素效应)对超导转变温度的抑制影响很小。此外,我们首次详细地研究了Yni2B2C上临界场随着磁性Ho掺杂浓度的演化行为,即对于Ho掺杂浓度小于0.5时,上临界场具有多带超导的特性,而当Ho浓度高于0.5时,上临界场的温度关系主要受Ho离子磁性的影响,这再一次表明体系中强烈的磁拆对效应。最后,对于Ho浓度为0.75的样品,我们详细的研究了其超导和磁性质,并发现了一种新的再入行为。与HoNi2B2C不同的是,这种再入行为在电阻上的再入峰的位置会随温度、磁场的变化而变化,并且在上临界场的温度关系上不存在极小值。通过对其磁结构的详细研究,我们认为非磁性Y原子的存在导致了Ho离子的磁无序,并且这种磁无序对再入峰的行为起主要作用。   论文的第二部分,我们详细的讨论了另一种和离子行为相关的输运现象,即Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-0.3PT)驰豫铁电材料中氧空位的输运行为。氧空位的输运,往往会导致钙钛矿氧化物中的电阻退化行为。这种电阻退化行为,在碱土金属钛酸盐中已经被很好的研究,而对于铅基钛酸盐的研究却几乎没有,这一部分的工作,正是填补了这一空白。我们通过Highly Accelerated Lifetime Tests(HALTs),Thermally Stimulated Depolariza TiO2 Current(TSDC)and Impedance Spectroscopy(IS)等测量技术,得出了该铅基驰豫铁电材料的电阻退化模型,并推算了控制该电阻退化过程的氧空位输运的激发能和电压加速因子,这两个参数对于工业上设计高性能的铅基压电材料具有很深刻的意义。
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