论文部分内容阅读
线性电阻行为常见于强关联超导材料的正常态。研究超导材料的正常态与超导态的关系有利于揭示超导的起源,具有非常重要的意义。不同于常规金属超导体的费米液体正常态行为,铜基高温超导材料、铁基高温超导材料、重费米子超导材料、有机超导材料的正常态表现出所谓的非费米液体的线性电阻行为。本论文首先介绍了常规超导体和非常规超导体的超导特性,并分析了它们正常态的输运特性,从重费米子超导材料CeCoIn5在压力下的线性电阻行为出发,研究并发现了线性电阻的斜率与超流密度的规律。随后又发现在其它的强关联超导乃至于常规超导中有类似的规律。 同时,本文也展示了对超薄铜基高温超导Bi2Sr2CaCu2O8+x/石墨烯异质结在水的影响下的输运性质的研究。 本论文主要的研究内容及研究成果如下: 1.重费米子超导材料CeCoIn5通过铟助熔剂的方法生长并通过用X射线衍射方法确认其为单晶样品。通过对CeCoIn5施加0-1.7GPa的准静压,可以得到CeCoIn5线性电阻随压力的变化。为了研究CeCoIn5正常态与超导态的关系,本文对压力下线性电阻的斜率与零温伦敦穿透深度的平方进行比较,得到了它们成正相关的关系。 2.本文调查了铜基高温超导材料Bi2Sr2CaCu2O8+x在0.21-0.27的氧掺杂量变化的和YBa2Cu3Oy随着a、b、c三个轴向的线性电阻行为。通过把线性电阻的斜率与其零温伦敦穿透深度的平方的比较,得到了正相关的关系。 3.本文把具有线性电阻的强关联超导材料和常规超导的线性电阻斜率与零温穿透深度的平方进行比较,确定了一个正相关的关系:dρ/dT=16.44λ2L。这些超导材料包括常规金属超导材料包括Al、Pb、Sn、Nb、In;铜基高温超导材料包括YBa2Cu3Oy、Tl2Ba2CuO6+x、Bi2Sr2CaCu2O8+x、 LaxSr2-xCuO4;铁基高温超导体包括SrFe2(As0.7P0.3)2、 BaFe2(As0.67P0.33)2、 NaFe0.97Co0.03As;重费米子材料包括CeCoIn5。 4.使用Drude公式ρ=m*/nne2τ,结合伦敦方程λL=√me/μ0nse2,可以得到dρ/dT=μ0kB/(h)λ2L,其中μ0是真空磁导率,kB是玻尔兹曼常数,(h)是普朗克常数与2π之比。这个公式与实验有很好的符合。要满足这个公式,正常态的载流子浓度nn和超流密度ns要满足关系式nnme/nsm*=1。这个关系式可以从金属超导和铜基超导的实验数据来验证。 5.除了研究超导体中线性电阻与超导态的关系以外,本文还研究了二维强关联超导材料的输运性质。超薄的高温铜基超导Bi2Sr2CaCu2O8+x在没有保护的情况下很容易由于和空气中的水汽反应和失氧作用而失去超导电性。完好的单层石墨烯覆盖的超薄Bi2Sr2CaCu2O8+x在大气下存放后仍可以展现出良好的超导电性。本实验调查了超薄Bi2Sr2CaCu2O8+x/石墨烯异质结在接触液态水后和石墨烯有缺陷的情况下是否仍能保持超导电性。实验发现单层石墨烯不仅可以很好的隔离水和超薄Bi2Sr2CaCu2O8+x,还可以抑制水解反应和失氧作用在层间的横向穿透。