ru1222超导体微结构和超导电性的研究

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1、±望壁堂垫查垄兰堡主兰竺笙查一一————————————兰!兰摘要本论文主要研究了Rul222材料的微结构与高温超导电性的关联以及Rul222材料中超导电性与铁磁有序共存这一独特性质。由于Ru02面不仅与铁磁有关，而且与Cu02面上载流子的产生机制有关，我们深入研究了Ru位的元素替代效应，取得了有意义的结果，其内容有助于加深对Rul222超导体的理解。f第一章：综述了高温超导电性研究的进展情况，主要包括高温超导氧化物的晶、、体结构及晶场配位，高温氧化物超导体的元素替代效应，高温超导体的不可逆线，

2、Ru系铜氧化物超导体的微结构，输运性质及其磁性质，Ru系铜氧化物中超导体的Raman散射研究状况。第二章：研究了RuSr2Gdl4Ceo6Cu20lo．6材料的微结构和物理性质。研究结果表明RuSr2Gdl4Ceo6Cu20㈨材料的晶格参数自280K至30K缓慢下降，没有发生结构相变。长时间流动氧气中退火可提高RuSr2GdI4Ceo6Cu20io．6零电阻转变温度(疋(o))，并使电阻率值降低，但不影响超导起始转变温度(琢onset))。这是因为样品中存在晶粒间界，长时间退火可以降低晶界行为，

3、提高样品质量。电子顺磁共振测量显示有两个吸收峰，其中一个对应Gd离子的电子顺磁共振(EPR)，另外一个在铁磁转变温度以下出现，它对应Ru离子的铁磁共振(FMR)。Gd离子EPR线宽随温度下降出现的变化可用偶极展宽和交换变窄机制解释，Gd离子EPR峰强在顺磁区随温度呈指数关系变化，可用公式，=loexp(E。／k。T)拟合。Gd离子EPR吸收峰的形状随温度的降低在不断的变化，在1IOK以下吸收峰表现为高斯线型，在l10K以上为洛仑兹线型，这个转折反映的是110K处Ru磁矩重新定向对EPR峰线型的影

4、响。由RuSr2Gdl4Ceo6Cu2010"6在不同外场下的矿，曲线获得了不可逆线，并且发现不可逆线服从指数关系：H，=a(1一T／TD7，其中，参数随着p概的降低，逐渐增大，在P‘“=O．0001时y=4．5，这表明在RuSr2GdI4Ce06Cu20lo-6中存在着热激发巨磁通蠕动。用Arrhenius热激发公式可获得厦7)曲线低损耗部分的磁通蠕动中国科学技术大学博士学位论文摘要的激发能U。激发能U的值明显比其他高温超导体的小，这可能是由于在RuSr2GdI4Ceo6Cu20lo-6中铁磁

5、与超导有序共存所致。铁磁态的存在使RuSr2Gdl4Ceo6Cu20lo-6中超导电性更易被破坏。第三章：钌系铜氧化物超导体的Ru02面不仅与铁磁有关，而且与Cu02面上载流子产生的机制有关。因此，对钌系铜氧化物超导体的Ru位进行元素替代研究，有助于加深对Ru系超导体微结构及物理性质的理解。我们分别用Sb和Pb对Ru位进行元素替代研究。对sb掺杂研究结果如下：x射线光电子能谱测量显示铜的价态随着sb的掺杂在逐渐增加。铜价态的增加可能意味着Cu02面上的载流子随Sb的掺杂而增加。sb掺杂明显抑制超

6、导电性，这可能是sb掺杂引起体系无序度增加，并导致载流子局域化的结果。另一方面，Sb在Ru位的掺杂可加剧Ru06八面体的变形，从而使Cu02面的空穴载流子被磁捕获或磁散射的程度增加。因此，Sb掺杂会导致载流子被无序散射和磁捕获或磁散射，这些都会阻碍载流子的运动，使载流子局域化。样品的低温及高温下的正常态电阻率可分别由可变程跃迁模型和小极化子跃迁模型拟合。室温下样品的拉曼光谱图显示在x=0样品中有四个明显的拉曼散射峰，它们分别是260cm～、320cm～、440cm。和650cm～，在Sb掺杂的样

7、品中320和440em。1消失，这可能是sb掺杂引起无序的结果。我们发现Sb掺杂对260cmo峰拉曼位移影响不大，但是峰宽却随着sb掺杂在增加，这是由于sb掺杂加剧了体系的无序度所致。电子顺磁共振测量显示所有样品有两个吸收峰，其中一个对应Gd离子的电子顺磁共振(EPR)，另外一个在铁磁转变温度以下出现，它对应Ru离子的铁磁共振(FMR)。Gd离子EPR峰强在顺磁区随温度呈指数关系变化，可用公式I=10exp(E。／k。T)拟合。Sb掺杂样品Gd离子EPR吸收峰的峰宽4^％明显比纯样品的要大，但在

8、x>0．02的样品中4％，变化不大，这可能是由寿命增宽和久期增宽两种作用竞争的结果。对Pb掺杂研究结果如下：Pb掺杂明显抑制超导电性，室温下的正常态电阻率随Pb掺杂增加。产生的原因与Sb掺杂类似。电子顺磁共振测量显示所有样品有两个吸收峰，其中一个对应Gd离子的电子顺磁共振(EPR)，另外一个在铁磁转变温度以下出现，它对应Ru离子的铁磁共振(FMR)。Ru离子铁磁共振峰出现中国科学技术大学博士擘拉论文摘要的温度随孙含量酌增龆逐渐降低，这表疑憝代替R娃W抑制Ru02睡豹铁磁有序。由于pb2+的最外层