掺杂锰氧化物和极化子行为

掺杂锰氧化物属于强关联材料,实验上明确显示出强电-声子耦合对于材料性质(如输运性质和铁磁性质)的影响.极化子是对氧化物材料中载流子行为的近似描述.顺磁状态的掺杂锰氧化物样品电阻率随温度变化关系可以用极化子理论进行很好的描述,并且数据分析还提供了与材料性质有关的微观参数.利用文章作者提出的跃迁极化子交换相互作用与材料铁磁有序温度TC联系的关系式,对掺杂锰氧化物样品磁场下的测量结果进行了数据拟合.非常好的拟合结果说明,跃迁极化子决定交换耦合及铁磁有序的物理图像和数据拟合中使用的近似是合理的.在数据拟合基础上对掺杂锰氧化物和巨磁电阻(CMR)效应的物理图像进行了讨论.     

浅析电子型掺杂铜氧化物超导体的退火过程

铜氧化物高温超导体的发现, 打破了基于电声子相互作用BCS理论所预言的超导转变温度极限, 掀开了高温超导材料探索和高温超导机理研究的序幕. 根据掺杂类型的不同, 铜氧化物超导材料可以分为空穴型掺杂和电子型掺杂两类. 受限于样品, 对电子型掺杂铜氧化物的研究工作远少于空穴型掺杂体系. 本文简要回顾有关电子型掺杂铜氧化物超导体近期研究成果, 通过对比电子型掺杂和空穴型掺杂铜氧化物的相图来阐明电子型掺杂铜氧化物的研究对探索高温超导机理的必要性, 并特别针对电子型掺杂样品制备中的关键因素“退火过程”展开讨论. 结合课题组最新实验结果和相关实验报道我们发现电子型掺杂铜氧化物超导体在制备过程中除受到温度和氧分压的影响外, 退火效果还受到界面应力的强烈调制. 在综合考虑样品生长过程中温度、气氛及应力等多种因素的基础上, 探讨了“保护退火”方法导致电子型体系化学掺杂相图变化的起因.     

La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7的电输运性质研究

本文主要介绍用溶胶-凝胶法制备的Ba离子掺杂的双层钙钛矿锰基氧化物La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7(00.4范围内,低温电阻值随烧结温度增加而减小.出现这种反常行为的结果可能是由于随着Sr逐步被Ba离子取代而引起的失配效应造成结构相分离所致.     

过渡金属离子掺杂对La1.2Ca1.8Mn2O7输运性质的影响

研究了过渡金属元素掺杂对层状钙钛矿结构锰氧化物La1.2Ca1.8Mn2O7体系输运性质的影响.实验结果表明不同过渡金属离子掺杂均导致体系的金属-绝缘转变温度降低,电阻率与最大磁电阻值(Cr除外)增加.当掺杂量较高时,磁性Cr、Fe、Co、Ni离子对体系性质的影响与其磁性相互作用密切相关.     

铁基超导体的输运性质

在铁基超导体中存在着多种有序态,例如电子向列相和自旋密度波等,从而呈现出丰富的物理现象.输运性质的测量能为认识铁基超导体的低能激发提供极为有用的信息.铁砷超导体由于其电子结构的多能带特性,其电阻率和霍尔系数与温度的关系出现多样性的变化,但在正常态并没有看到有类似铜氧化物超导体的赝能隙打开等奇异行为.在空穴型掺杂的铁基超导体中观测到霍尔系数在低温下变号,对应温区的电阻率上出现一个很宽的鼓包等,可能是从非相干到相干态的转变.热电势行为也表现出与铜氧化物超导体的明显差异,比如铁基超导体的正常态热电势的绝对值反而在最佳掺杂区是最大的,这也许跟强的带间散射有关.能斯特效应表明铁基超导体在Tc以上的超导位相涨落并不明显,与铜氧化物超导体存在明显差别.在铁基超导体上所显示出来的这些反常热电性质,并没有在类似结构的镍基超导体(如LaNiAsO)上观测到,镍基超导体表现得更像一个通常的金属.这些均说明铁基超导体的奇异输运性质与其高温超导电性存在内在的关联,这些因素是建立其超导机理时需要考虑进去的.     

稀土锰氧化物的低场磁电阻效应

具有庞磁电阻效应的掺杂稀土锰氧化物因为其高的自旋极化率和自旋极化输运行为而表现出显著的低场磁电阻效应。这一效应在氧化物自旋电子学中有着深远的潜在应用前景。本文综述了国内外近年来在锰氧化物低场磁电阻增强这一研究领域的进展和存在的一些问题。全文分三个部分，首先概述了基于自旋极化散射和自旋极化隧穿两种输运机制的磁电阻理论；然后重点介绍掺杂稀土锰氧化物低场磁电阻增强的主要研究进展，这些进展背后的基本物理图象是通过人为引入自旋无序介质形成自旋极化散射和自旋极化隧穿，从而增强其低场磁电阻；第三部分讨论了基于掺杂稀土锰氧化物的磁性隧道结制备和输运性质。本文最后提出了锰氧化物低场磁电阻增强研究应该关注的一些物理问题。     

铜氧化物高温超导体正常态反常光电导性质的研究

在全电荷自旋重组的模型下,计算了铜氧化物高温超导体正常态的光电导性质,发现在欠掺杂和最佳掺杂区,铜氧化物高温超导体正常态的光电导谱由低能端的non-Drude峰和较高能量处的中红外带两部分组成,低能峰和中红外带之间存在电荷转移能隙.随着掺杂量的增加,中红外带不断移向低能峰,最后在极过掺杂时完全融入低能峰,光电导谱恢复为...     

La0.825Sr0.175MnO3薄膜自旋输运特性研究

本文通过固相反应方法制备了具有钙钛矿结构的稀土掺杂锰氧化物La0.875Sr0.125MnO3(LSMO)块材,并用磁控溅射方法在LaAlO3衬底上生长了厚度为50nm的单晶薄膜.X射线衍射仪分别对LSMO块材和薄膜材料进行分析,表明薄膜和衬底具有相同的钙钛矿结构;通过研究该薄膜光诱导效应和磁场下输运行为,发现其输运性质明显改变,表明外场改变体系的电子自旋输运特性,引起双交换作用减弱和增强,分别导致电阻率的增加和减小.     

准一维材料蓝青铜电荷密度波动力学的掺杂效应研究

对包括纯的、铷掺杂、钨掺杂的准一维电荷密度波材料蓝青铜系列单晶样品的电阻率温度行为、非线性输运行为进行了比较研究.实验发现,与铷掺杂相比,钨掺杂对样品的电输运特性和派尔斯相变的影响更加剧烈.特别地,对于纯样品和铷掺杂样品,电荷密度波的解钉扎阈值在100 K附近表现出极大值行为;而对于钨掺杂样品,阈值行为是单调的.针对以上结果,从蓝青铜在100 K附件可能存在的非公度-公度转变以及电荷密度波与样品中杂质缺陷和正常载流子间的相互作用角度进行了讨论.     

N型稀磁半导体Ge_(0.96–x) Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的磁电性质研究

GeTe基稀磁半导体材料因具有可独立调控载流子浓度和磁性离子浓度的特性而受到广泛关注.本文利用脉冲激光沉积技术制备了该体系的单晶外延薄膜,并通过高价态Bi元素部分取代Ge元素的方法实现了材料中载流子类型从空穴向电子的转变,即制备出N型GeTe基稀磁半导体.测量结果表明,无论是室温还是低温下的Hall电阻曲线皆呈现负斜率,说明体系中载流子是电子;并且当Bi掺杂量达到32%时,电子浓度为10~(21)/cm~3.变温输运性质的测量证明体系的输运行为呈现半导体特征.通过测量低温10 K下的绝热磁化曲线,在高Bi掺杂体系中观测到了明显的铁磁行为,而低于32%Bi掺杂量的体系中未观察到.这一结果说明,高掺杂Bi的替代导致载流子浓度的增加,促进了载流子传递Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,使得分散的Fe-Fe之间产生磁耦合作用,进而形成铁磁有序态.