Hg系氧化物超導體單晶體的摻雜與性質研究

《Hg系氧化物超導體單晶體的摻雜與性質研究》是依託吉林大學，由趙旭東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：Hg系氧化物超導體單晶體的摻雜與性質研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙旭東
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

Hg系銅氧化物高溫超導體具有其結構簡單、最高的超導轉變溫度，是研究高溫超導體的理想體系。由於HgO的較低的沸點和分解溫度，其單晶體的合成一直是一個難點。因此以往的研究都是利用粉末進行研究，研究結果不夠理想。在我們上一個課題中，我們獲得了Hg系氧化物單晶體的合成手段，並進行一些研究，獲得了許多重要成果。在此基礎之上，我們將進一步對具有各種層數銅氧面的單晶體進行熱處理，獲得不同氧摻雜的單晶體，同時對氧含量進行測量，從而獲得準確的空穴摻雜量，進而可以或準確的超導體的相圖。同時對Hg位置的Hg的含量及其摻雜進行系統研究，可以對超導體的蓄電庫的研究進一步深入。此外，對超導體的銅位置進行非磁性或高自旋磁性雜質的摻雜，對氧化物超導體的機制研究有重要意義。總之，在我們已經獲得完美的高質量的單晶體的基礎上，進行系統的摻雜研究，以期對高溫氧化物超導體的機制研究有所貢獻。

結題摘要

Hg系銅氧化物高溫超導體具有其結構簡單、最高的超導轉變溫度，是研究高溫超導體的理想體系。由於HgO的較低的沸點和分解溫度，其單晶體的合成一直是一個難點。我們獲得了Hg系氧化物單晶體的合成手段，在此基礎之上，我們將進一步對具有各種層數銅氧面的單晶體進行熱處理，獲得不同氧摻雜的單晶體，同時對氧含量進行測量，從而獲得準確的空穴摻雜量，進而可以或準確的超導體的相圖。在我們已經獲得完美的高質量的單晶體的基礎上，對獲得的單晶體進行電性和磁性測量，進一步理解高溫氧化物超導體的機制。 通過對我們已經很好表征的HgBa2CuO4+單晶體進行電性測量，進一步分析其輸運性質。 我們對具有不同空穴摻雜濃度的樣品進行電性測量，包含有電阻測量及霍爾電性測量。測量結果表明在“贗能隙”區間中有一段區間，電阻率正比與T的平方，也就是說這個區間內的電子呈現“Fermi”電子行為。在高空穴摻雜濃度時，也存在一個“Fermi”電子狀態，那么這兩個“fermi”電子狀態有沒有關聯？為此我們對具有不同摻雜濃度樣品進行霍爾電性測量。 測量結果表明，霍爾角度cot（H）與溫度T2的線性關係說明無論在“贗能隙”的“fermi”電子狀態到“strange metal”的電子狀態都處於一種狀態。此外，影響到“strange metal”的電阻的值還有電子的“有效質量”。假如其隨溫度變化，那么與散射因子的綜合影響，就會形成特殊的電阻隨溫度的線性變化行為。而電子的“有效質量”隨溫度的變化可能與電子的能帶隨溫度變化相關。這個結果對解釋銅氧化物的超導機制有至關重要的作用。 利用磁扭矩，給出了超導前驅體的相對簡單並且普適的性質。在研究中，我們主要研究扣除正常態回響的非線性抗磁回響，這樣就允許我們高精度地追蹤高於TC溫度時的抗磁信號。測量結果表明超導的抗磁性在正常態區域的變化非常獨特，但趨勢卻是非常簡單的指數變化，而且這種變化是不依賴氧化物和TC的普適行為。我們認為這種特殊的普適行為是由於銅氧化物超導體的內在的不均勻性使得超導團簇的增生引起的。