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自从铜氧化物高温超导体被发现以来,关于超导电性的电子配对机制问题一直吸引和激发着凝聚态物理学界的极大兴趣和关注,但对此问题至今还没有一个肯定的答案。比热与高温超导体的低能激发有着非常紧密的联系,因而在配对机制研究方面发挥着重要的作用。本文通过测量Ca和Li掺杂熔融织构YBCO的比热(主要从低温比热方面),研究了高温超导体的配对机制问题,对临界温度附近和低温下比热特性及一些内在的联系进行了探讨,详细内容如下:
第一章综述了高温超导电性的研究进展,介绍了高温超导体的结构、相图以及混合态性质,概述了高温超导体中能隙对称性问题,并阐述了高温超导体比热研究的意义。
第二章概括介绍了高温超导体比热研究的一些基本理论知识。包括晶格比热、正常态和超导态电子比热以及不同配对机制下混合态比热,简述了二流体电子比热模型,对低温下Schottky反常比热、零场剩余线性项γ(O)以及杂质对比热的影响等问题也作了适当的论述。
第三章主要从实验的角度列举了绝热量热法、热驰豫量热法和交流热驰豫法等几种常用的比热测量原理,介绍了比热测量的仪器系统,并对本文中所采用的热驰豫法测量比热的具体过程进行了描述。
第四章介绍了熔融织构法生长YBa<,2>Cu<,2.99>Li<,0.01>O<,x>晶体的工艺过程;对样品进行了XRD和SEM分析;研究了MTG-YBa<,2>Cu<,2.99>Li<,0.01>O<,x>晶体在0~9T磁场和1.8~5K温度范围内的低温比热。从电子比热的温度和磁场关系中得到了明显的d波配对证据:零场电子下比热的αT<2>项和不同磁场下γ(H)∝H<1/2>的规律;d波理论下的标度定律C<,e>(T,H)/TH<1/2>=F(T/H<1/2)也得到了验证。
第五章介绍了MTG-Y<,0.8>Ca<,0.2>Ba<,2>Cu<,3>O<,y>晶体的生长工艺,在平行于c轴的不同磁场下对临界温度附近和低温下的比热进行了研究,发现高温下零场电子比热可以用二流体模型很好地描述,不同磁场下的电子比热能够用London模型模拟。低温比热仍然反映出Y<,0.8>Ca<,0.2>Ba<,2>Cu<,3>O<,y>为d波超导体,两个重要参量:正常态电子比热系数γ<,n>和上临界场H<,c2>(O),能够分别从高温比热和低温比热中得到一致的结果。