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过渡金属氧化物一直是人们关注的热点之一。这种材料具有很丰富的电磁特征,人们先后在该类结构和类似结构的铜氧化物、锰氧化物、镍氧化物和钴氧化物中发现了超导电性、巨磁阻效应、电荷/轨道有序、自旋/团簇玻璃态等。新近发现的铁基超导体,为超导研究注入了新的活力,是当前研究的另一热点。本论文就钴氧化物Sr2CoO4-δ薄膜的制备及磁性质和铁基超导体β-FeSe体系超导电性进行了初步研究。
论文第一章介绍了钴氧化物的研究背景、基本物理和超导电性、铁基超导体的研究现状。
论文第二章给出了常规的沉积薄膜的手段,并详细介绍了我们自主研制的带高气压反射式高能电子衍射仪(RHEED)的脉冲激光沉积(PLD)系统的参数、特点和性能。
论文第三章介绍了Sr2CoO4-δ薄膜的制备及其磁和输运性质的研究。在铝酸镧衬底上,用脉冲激光沉积方法首次制备了不同含量氧空位的c取向锶钴氧薄膜。X射线研究表明,薄膜均单一取向且无明显杂相。原位高气压反射式高能电子衍射仪监测显示,薄膜为层状生长。对于较高氧空位含量的薄膜,通过对磁化强度随温度、磁场及时间的变化曲线进行测量,及进一步的磁弛豫、记忆效应等研究,表明体系中主要成分是自旋玻璃。而在较少氧含量的薄膜中,钴离子的磁矩大大增加,场冷和零场冷的差值更大,并观察到了交换偏置效应,同时居里温度之上存在Griffiths相,表明样品更可能是团簇玻璃相。此外,输运性质的研究表明,对应于团簇玻璃冻结温度之下的温区,样品的输运机制已不满足传统的热激活模型,但也不能简单地用磁极化子模型来解释,还必须考虑到由于晶格常数的变化导致晶场劈裂能变化所产生的影响。对于这两种样品,我们认为,不同氧缺陷样品引入的三价钴离子和体系原有的四价钴离子共存,两者的共同效果形成了双交换和超交换作用的竞争,从而导致了系统复杂的玻璃行为。
论文第四章分两部分:1)合成了名义成分为Fe1.11Se1-xSbx(0≤x≤0.5)的超导样品。X射线研究表明,锑原子可能并没有真正掺进β相的硒化铁样品中,但超导转变温度提高,上临界场增大,正常态电阻降低,剩余电阻比提高。此外,锑的引入使样品的正常态磁电阻显著提高,且磁电阻随磁场的标度不符合Kohler定则。我们认为上述结果是由于锑的引入造成了硒化铁中间隙铁的减少而引起的。2)较早地在铝酸镧衬底上沉积了β-FeSe,并对其进行了初步的电阻温度依赖关系的测量研究。结果表明,在激光能量较低的情况下,沉积温度、沉积气压和退火温度可以影响晶格常数c。进一步,我们发现正常态电阻以及超导电性跟c的长度密切有关。我们认为晶格常数的改变可能与样品中硒的相对含量有关。
论文第五章为全文总结与展望并给出参考文献。