电子型铜氧化物La2-xCexCuO4+δ超导薄膜的高维电输运相图

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xjtu_kendy
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自从三十多年前铜氧化物被发现以来,高温超导体陆续被发现,迄今其超导电性的起源依旧没有研究清楚。作为强关联电子体系,其正常态表现出很多独特的性质和多重有序态,例如反铁磁序,条纹相,电荷序等,这些有序态被认为与认识超导电性有很大的关联。与空穴型铜氧化物相比,电子型铜氧化物具有较低的上临界场而且不存在赝能隙,非常容易利用磁场压制超导,进而研究其正常态特性以及多重有序态与超导电性之间的关系,探究高温超导电性起源。  在本论文中,我们的研究主要是围绕电子型铜氧化物La2-xCexCuO4±δ开展,该体系具有能够覆盖整个超导掺杂区域并且稳定存在的薄膜样品。我们制备出高质量的单晶薄膜,通过电输运手段,研究该体系正常态的奇异性质,解释超导序和反铁磁序之间的关系,进而探究超导电性的起源。我的具体内容如下:  (1)通过对不同Ce掺杂和氧含量的La2-xCexCuO4±δ薄膜进行面内磁电阻的研究,发现面内负磁电阻和线性磁电阻行为。我们指出其面内负磁电阻与静态反铁磁序相关;欠掺杂区域的线性负磁电阻和最佳掺杂区域的线性正磁电阻分别与网格结构和密度波相变相关。  (2)通过对不同氧含量的La1.9Ce0.1CuO4±δ薄膜的强磁场输运特性的研究,确立了静态和动态反铁磁序的边界,同时建立了包含Ce掺杂、氧含量和温度的高维相图,并提出了体系内量子临界点的移动机制。我们还确认自旋密度波和超导序之间存在竞争关系,与此同时我们发现实验数据支持导电纳米条纹网格模型(该模型由我们的理论合作者提出),利用该模型我们对电子型铜氧化物的超导电性提出了一种可能的解释。  (3)利用高通量实验技术制备了掺杂从x=0.1到x=0.19的La2-xCexCuO4±δ梯度组分薄膜,通过结构、成分和输运特性的测试,证明其成分是连续分布的。进一步通过模拟组合薄膜的生长过程证明样品的成分偏离小于1.54×10-4,这为进行量子临界性的研究打下基础。
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