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作为凝聚态物理的重要分支之一,超导电性的研究一直被人们关注。本论文主要描述了高温超导体YBa2CU3O7-δ中掺杂对磁化特性和低温比热性质的影响,并且对金属化合物超导体MgB2的磁阻行为进行了研究。
论文引言部分首先介绍了高温超导体的一些背景知识,并且简要地讲述了高温超导体中的临界涨落现象和比热研究,随后描述了MgB2这个具有多能带多能隙的超导体的基本性质。
论文的第二章和第三章介绍在系列掺杂的YBa2CU3O7-δ单晶样品上开展的工作。笔者对一块YBa2CU3O7-δ单晶样品进行多次不同条件的退火处理,得到了从欠掺杂到近最佳掺杂的不同氧含量的样品,并且分别进行了可逆区磁化临界涨落研究和低温比热研究。笔者采用在Ginzburg-Landau理论上发展起来的最低朗道能级近似理论(简称GL-LLL理论)来分析不同掺杂的样品在可逆区的磁化行为。研究发现,每一个掺杂点在高磁场下(H≥2T)的可逆区磁化数据可以按照准二维的GL-LLL理论进行很好的标度,由此成功得到每个掺杂点样品的上临界场Hc2在Tc附近的斜率和平均场转变温度Tc0。除此之外,本文对不同掺杂浓度的样品进行统一标度的尝试,发现欠掺杂区的可逆区磁化数据在原先2D标度的基础上显示了统一标度行为。同时,数据显示Ginzburg-Landau参数k基本不随掺杂浓度改变而改变。根据标度结果,笔者进一步得到了Hc2(0)和相干长度ε随掺杂浓度的变化关系,发现Hc2(0)随着p的下降而单调降低,大约在p~0.058处消失,ε随着掺杂浓度的降低而增加。
同时,在这一系列掺杂的YBa2CU3O7-δ单晶以及另一块稍过掺杂的YBCO单品上进行了低温比热的实验。这一部分内容在第三章进行了详细地描述。测量比热方法是弛豫法,对测量得到的数据分别采用相邻场比热数据高场减低场的方法和参数拟合的方法,得到了磁场诱导的额外态密度的比热贡献项,发现近最佳掺杂以及稍过掺杂的样品很好的符合预期的d-波标度规律。欠掺杂的样品Volovik关系式中H的指数为0.47(极度欠掺杂的样品为0.40),偏离0.50,分析可能是由于某种原因导致了准粒子激发谱形状改变导致的。
第四章介绍在非常干净的MgB2薄膜中的正常态磁阻性质。在磁场垂直于硼平面时发现了有高达136%的磁阻效应,并且随着温度的升高,其表现了丰富的演化行为。笔者认为大的磁阻和它的角度以及温度的依赖关系来源于MgB2多能带及不同散射率的贡献。并且,MgB2薄膜在磁场垂直于样品表面和平行于样品表面时,磁阻的行为均不满足Kohler定则,这是不同能带上具有不同的弛豫时间导致,其弛豫时间对温度的不同依赖关系来源于不同的电声耦合关系。
最后,给出了本论文的总结。