对新型超导体的研究使旧问题复苏

镧-铜氧化物被看作是新型高温超导体的原型.它会发生反铁磁相变,即铜离子上的磁矩成为反铁磁有序,相变的临界温度敏感地依赖于氧含量.证实La2CuO4-y中存在这种反铁磁相,并用中子散射确定其中磁矩的排列,为磁现象在新型超导氧化物中的重要性提供了确凿的证据.1987年1月,P.Anderson 曾预言,掺Ba或Sr的La2CuO4-y具有的超导电性起源于新奇的铜自旋之间的短程反铁磁关联. 美国和日本的两个研究小组最近报道,La2CuO4-y中铜离子的磁矩甚至在远高于Neel温度TN下是长程反铁磁关联,在TN为195±SK的 La。CuO。_,单晶样品巾,300K时相关长度超…     

高压调控的磁性量子临界点和非常规超导电性

通过化学掺杂或者施加高压等调控手段抑制长程磁有序可以实现磁性量子临界点,在其附近往往伴随出现诸如非费米液体行为或者非常规超导电性等奇特物理现象.相比于化学掺杂,高压调控具有不引入晶格无序和精细调控等优点.利用能提供良好静水压环境的立方六面砧和活塞-圆筒高压低温测量装置,首先系统研究了具有双螺旋磁有序结构的CrAs和MnP单晶的高压电输运行为,分别在P_c≈0.8 GPa和8 GPa实现了它们的磁性量子临界点,并在P_c附近分别观察到T_c=2 K和1 K的超导电性,相继实现了铬基和锰基化合物超导体零的突破;然后,详细测量了FeSe单晶高压下的电阻率和交流磁化率,绘制了详尽的温度-压力相图,揭示了电子向列序、长程反铁磁序和超导相之间的相互竞争关系,特别是在接近磁有序消失的临界点P_c≈6GPa附近观察到T_c~(max)=38.5K的高温超导电性,表明临界反铁磁涨落对FeSe中的高温超导电性起重要作用.     

Mn掺杂对La_(0.925)Pr_(0.925)Sr_(0.15)CuO_4磁性和超导电性的影响

La0.925Pr0.925Sr0.15Cu1-xMnxO4+y(LPSCMO)多晶样品采用传统的固相反应法制备.X射线衍射表明:LP-SCMO具有典型的空穴搀杂的T-214相的结构.磁化率测量显示:Mn掺杂在x≤0.05范围内具有超导转变;Tc随x的增大逐渐减小.对x≥0.10的样品,在低温区(大约10K)存在反铁磁转变,并且转变温度变化不大.对于x≥0.15的样品,在220K附近存在类似巨磁阻材料的铁磁性转变,并对其产生的机理进行了分析.     

层状钙钛矿La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7的磁性及电特性

通过固相反应烧结法成功制备了层状钙钛矿La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7多晶,主要研究了其磁电特性.结果表明,样品为Sr3Ti2O7型钙钛矿结构.随着温度的降低,其磁性经历了一个很复杂的转变过程.当x=0时,在T*=231 K出现二维短程铁磁有序,在Tc=114 K出现三维长程铁磁有序,在TN=56 K出现倾斜的反铁磁转变.当x=0.05时,Cu替代使得T*,Tc和TN减小.其电特性表明,La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7多晶呈现出双峰现象,这是由于钙钛矿结构锰氧化物共生现象造成的.虽然5%Cu替代,降低了金属一绝缘体转变温度,但是却增强了磁电阻效应.     

CrAs——第一个Cr基化合物超导体的发现

非常规超导体自发现以来便引起了凝聚态物理学家的广泛兴趣,诸如重费米子超导体,铜基高温超导体和铁基高温超导体等。这类超导体的一个基本特征是,当长程反铁磁序被抑制时会出现超导现象。而要破坏长程磁有序,除了掺杂不同元素以引入电荷载流子或者化学压力外,物理加压也是一种有效的调控手段。文章将介绍第一个Cr基化合物超导体——CrAs单晶通过物理加压首次实现超导电性的过程。当压力为8 kbar时,超导临界温度出现在2K,这时发生在常压下265 K的一级反铁磁相变被完全压制。在CrAs体系中,超导与反铁磁序之间的竞争关系说明CrAs是非常规超导体。CrAs的超导也为发现新型超导体打开了一扇大门。     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品.复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成,电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用,随LCMO相含量增加,复合样品的超导转变温度逐渐降低,进而失去超导电性.在分析实验数据基础上,我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究,并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理.     

EuSr2Ru1-xTaxCu2O8中Ta替代效应

通过对EuSr₂Ru_1-xTa_xCu₂O₈ (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.5和1.0)体系的结构、电阻和磁化强度的观测，发现EuSr₂RuCu₂O₈(x=0.0)样品在130.2K以下呈现铁磁有序，在35K时发生了超导转变，并呈现典型的欠掺杂高温超导体特征；随着Ta对Ru替代浓度x值的增加，铁磁相变温度和超导临界温度均下降 关键词： 高温超导电性 铁磁有序 Ru-Cu氧化物     

铁基超导体中的反铁磁序和自旋动力学

类似于其他非常规超导材料,铁基高温超导电性通常出现在静态长程反铁磁序被抑制之后,并且强烈的自旋涨落始终与超导电性相伴相生,因此理解磁性相互作用是建立铁基超导微观机理的重要前提.中子散射作为研究凝聚态物质中磁性相互作用的有力工具,在揭示铁基超导电性的磁性起源方面起到了关键作用.本文系统总结了近十年来铁基超导材料的中子散射研究结果,包括铁基超导材料中的静态磁结构、磁性相变、动态磁激发、电子向列相等,并探讨它们与超导电性之间的关系.     

Gd掺杂ErNi2B2C体系的超导和磁特性研究

本文研究了Gd掺杂对Er1-xGdxNi2B2C体系超导和磁转变行为的影响.随着稀土元素Gd逐步替代Er,体系的超导电性被强烈抑制,反铁磁转变温度逐渐升高.本文就Gd掺杂对体系超导和磁性的影响机制进行了讨论,并基于DG因子模型,对实验结果进行了分析.     

利用单轴压强下的电阻变化研究铁基超导体中的向列涨落

铁基超导体中普遍存在着反铁磁、超导和向列相,因此研究向列相的性质及其与反铁磁、超导的关系对于理解铁基超导体的低能物理及高温超导电性具有非常重要的作用.所谓向列相是指电子态自发破缺了晶格的面内四重旋转对称性而形成的有序态,从而导致样品的某些物理性质出现了两重的各向异性.我们通过自主研发的单轴压强装置,可以在低温下原位改变压强,测量电阻的变化,从而得到向列极化率.本文介绍了我们利用该装置在最近几年研究铁基超导体的向列相和向列涨落所取得的一些成果,包括详细研究了BaFe_(2-x)Ni_xAs_2体系中的向列量子临界点及其量子临界涨落,并提出了基于向列涨落强弱调节的铁基超导体统一相图.这些结果表明,向列相及其涨落与反铁磁和超导均有很强的耦合,对于理解铁基超导体中磁性和超导电性非常关键.     

三重态双极化子系统的超导与铁磁共存

采用对称破缺的Hartree平均场近似,讨论了三重态双极化子系统的超导和铁磁共存问题。我们发现,系统的基态是铁磁超导混合态,这与BCS超导的情形不同。在双极化子的低密度区域,只有从正常态到混合态的转变;而在高密度区域,随着温度的降低,系统可能将首先转变到铁磁态,然后转变到铁磁超导混合态。当系统已经具有超导电性时,不可能发生到铁磁态的相变。 关键词：     

PrLa1-xSrxCuOz和Pr1-y LaCeyCuOz的超导电性

利用固相反应法制备了分别掺杂Sr和Ce的PrLaCuOz系列氧化物.XRD衍射结果表明,Sr的掺杂形成了典型的空穴型掺杂的T-214结构,Ce的引入形成了典型的电子型掺杂的T′-214结构.利用Quantum Design PPMS-VSM对所有样品的进行了M-T测量(5～300K;100高斯和5000高斯).临界温度随掺杂量变化的关系表明,当0.08≤x≤0.30时,PrLa1-xSrxCuOz(PLSCO)具有超导电性,并在x=0.15时达到最高值Tcmax=26K;当0.08≤y≤0.15时,Pr1-y LaCeyCuOz (PLCCO)具有超导电性,Tcmax=24.9K出现在y=0.12处.磁性质测量还表明,Sr的引入对体系的磁矩影响不大,而Ce的掺入使样品在35K附近出现了反铁磁转变.     

压力下碱金属铁硒基超导体中的现象与物理

在凝聚态物理研究中, 压力作为对物质状态调控的独立变量得到了广泛的应用. 压力对发现物质的新现象、新规律及对其形成机理的理解和对相关理论的验证起到了重要的作用, 尤其在超导电性的研究中取得了巨大的成功. 文章简要的介绍了通过利用压力手段对具有相分离结构的碱金属铁硒基超导体A_xFe_2-ySe₂ (A=K, Rb, Tl/Rb)开展的系列研究所取得的实验结果, 以及其他一些文献中报道的在此方面的主要实验与理论研究工作, 包括压力导致的超导再进入现象和其产生的量子临界机理、其特有的反铁磁绝缘体相在该类超导体实现超导电性中的作用、化学负压力对超导电性的影响、构成该类超导体的反铁磁序与其寄居的超晶格的关系等.     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品．复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成，电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用，随LCMO相含量增加，复合样品的超导转变温度逐渐降低，进而失去超导电性．在分析实验数据基础上，我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究，并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理．     

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y系统的超导电性和磁化反常

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y 氧化物超导体中存在100K 和120K 两个超导相.测量电流为10mA 时,零电阻超导 T_c 为119K.DC 磁化结果表明:在77K 时不可逆场约为2200O_e,冻结磁通密度11.6G,样品是弱钉扎Ⅱ类超导体.Meissner 效应测量结果表明:Meissner 信号的61%是120K 相的贡献,39%是100K 相的贡献.超导体积的上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变以及磁化反常表明:我们的样品中存在着大量的弱连接超导电性,并构成邻近效应超导体,研究了它的日 H_(c2)(T).并由邻近效应超导体的磁化曲线演算出它的超导参量.     

在La2CuO4+y中超导与长程非公度磁有序的共存

铜氧化物超导体的相图具有如下共同特征:未掺杂或很低掺杂浓度对应反铁磁区;最佳掺杂及欠掺杂的低温相是超导区;当掺杂浓度介于上述二者之间时,材料既不超导也不具有反铁磁长程序.一般认为,超导与长程磁有序不能共存.     

La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3中各种有序相电子结构和磁性的研究

在低温条件下,随着搀杂浓度的增加,La1-X(Ca,Sr)xMnO3材料在x＝0.5时会发生由铁磁态向反铁磁态绝缘体的相变过程.X-射线和中子衍射实验的研究进一步表明,在x＝0.5时由于自旋、电荷和轨道序的相互作用,形成了La1-x(Ca,Sr)xMnO3材料的Charge-Exchange(CE)型反铁磁结构,因此出现了一些反常的磁学性质.本文对La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料各种有序相进行了深入的研究.以多带Hubbard模型为基础,我们运用平均场近似和实空间Recursion方法,计算了La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料中各种轨道序的铁磁态,G-型反铁磁态和CE型反铁磁态的态密度和能量.通过对不同状态之间能量的比较,得出在La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料中CE-型反铁磁态将是系统最稳定状态的结论.同时对CE-型反铁磁态密度的分析,可以看出由于赝能隙的产生,系统将逐渐向绝缘体转变这一趋势.所有这些结论都和中子衍射和X-射线衍射的实验结果相符合.     

氧化物超导体的真空失超

处在超导态的Bi-2223相和Y-123相样品,在抽真空的条件下,会迅速失去超导电性转变为正常态,无论测量Tc时的恒流变大还是变小,失去超导的现象都是明显的。即使在十几K的范围内减压降温仍能保持在正常态。失超的直接原因可能是由于样品氧含量急剧减少而引起了超导相的变化,也说明了一种与氧含量有关的超导机制的存在。     

手征对称性动力学破缺和铜氧化物超导体相变的三维量子电动力学研究

利用三维量子电动力学理论中的Dyson-Schwinger方程方法, 研究了零温情况下平面铜氧化合物超导体的反铁磁相和d波超导相之间的相变. 通过在朗道规范下近似解析求解和数值求解完全耦合的Dyson-Schwinger方程、并将所得结果与1/N展开方法的结果相比较, 发现在半填充准费密子味道数约小于等于4的情况下, 通过手征对称性自发破缺, d波超导相可以演化到反铁磁相, 并且反铁磁相有可能与d波超导相共存. 通过进一步比较不同相的压强, 还说明反铁磁与d波超导共存相为稳定相, 从而反铁磁相确实可以与d波超导相共存.     

反铁磁铜氧化合物中的磁致形状记忆

La2-xSrxCuO4(以下称LSCO)是最早发现的高温超导体之一.当x≈0.15时,它具有最高的超导转变温度,Tc=33K.对于x<0.02的轻度掺杂,材料的低温相是反铁磁绝缘体.在室温以上时,层状化合物LSCO晶格具有四方对称性;当冷却样品通过特征温度To,将发生从四方到正交的结构相变.此时,晶体发展出一种被称为孪晶的畴结构,被畴壁分开的相邻区域具有不同的晶轴取向.正交结构的晶格常数a=05339nm,b=0.5422nm,两者相差约1%.为了探求高温超导机理,LSCO曾被广泛深入地研究.由于在超导LSCO中根本不存在41meV反铁磁自…