【摘 要】
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超导体以零电阻和迈斯纳效应为特征,具有广阔的应用前景。自从发现超导现象以来,探索新型超导体一直是科学研究的热点课题。硫族化合物超导体和氢化物超导体作为具有奇异量子特性和高温超导电性的典型代表,近年来受到广泛关注。本论文基于原位高温高压实验技术,对主族金属硫族化合物中典型的半导体材料Ge Te和Sb2S3以及稀土金属氢化物Y-H和Yb-H体系进行了系统的高压下结构和超导电性的研究,取得了以下创新性成
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超导体以零电阻和迈斯纳效应为特征,具有广阔的应用前景。自从发现超导现象以来,探索新型超导体一直是科学研究的热点课题。硫族化合物超导体和氢化物超导体作为具有奇异量子特性和高温超导电性的典型代表,近年来受到广泛关注。本论文基于原位高温高压实验技术,对主族金属硫族化合物中典型的半导体材料Ge Te和Sb2S3以及稀土金属氢化物Y-H和Yb-H体系进行了系统的高压下结构和超导电性的研究,取得了以下创新性成果:1.通过高压X-ray衍射和拉曼光谱研究,得出Ge Te在高压下发生两次结构相变,并于13.4 GPa转变为正交的Pnma-boat结构。电学测量结果表明Ge Te在大约11.0 GPa时发生金属化并伴随超导态的出现。随着压强的增加,超导转变温度先单调增加,然后趋于稳定,在23.0 GPa时达到最大值6.4 K。该工作澄清了Ge Te高压下晶体结构和超导电性的争议。2.通过高压X-ray衍射研究,澄清了高压诱导Sb2S3的结构相变序列,并首次在第五主族硫化物中发现无序的固溶体相。常压相的晶面间距、晶格参数的比值以及拉曼振动模式的频率随压强的不连续变化,表明了Sb2S3在5.0 GPa处存在电子拓扑相变行为。在33.0 GPa,通过低温电阻测量发现固溶体相在7-295 K的温度范围内具有金属性,然而并没有观测到超导电性。3.利用金属钇和氨硼烷为前驱物,在高温高压下成功合成了I4/mmm-YH4,Im（?）m-YH6,Imm2-YH7和P63/mmc-YH9,并观测到它们的超导转变温度分别为82K（158 GPa）,218 K（165 GPa）,29 K（162 GPa）和230 K（300 GPa）。这一工作将推动以钇超氢化物为基础的三元或多元体系中高温超导体的研究。4.在Yb-H体系中,成功合成了Fm（?）m-Yb H3和Pm（?）n-Yb H5,两者均表现金属性。在100-170 GPa压强范围内的电学测试发现电阻-温度曲线存在斜率变化,根据镧系元素和镧系金属氢化物的相关研究推测可能存在磁有序相变。这为进一步研究强关联体系的电输运性质提供了支持。
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