论文部分内容阅读
本文的第一部分首先对超导电性的基础知识和高温超导体系的超导电性、结构和物性作了总结。然后总结了掺杂对YBa2Cu3Oy(YBCO)体系结构和超导电性的影响。
第二部分是本人的主要研究工作。尽管人们对在高温超导电性的机理探讨方面作了大量的工作,但是仍然没有一个统一的高温超导理论被人们所接受。而结构和超导电性之间的关系是理解高温超导机理的一个重要方面。为了单纯研究结构变化对超导电性的影响,作者对YBCO系列高温超导体进行双掺杂实现载流子补偿,研究其结构与超导电性之间的关系。通过对样品的超导电性的测量,X射线衍射和Rietveld精修以及晶格结合能的计算,得到如下重要结论:
1.对于实现载流子补偿的Y1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy(YCBLCO)体系,虽然其载流子浓度没有变化,但是不同掺杂度的样品的超导电性仍有较大差异。通过对晶格结构的分析和对比,并结合它们与超导电性之间的关系,得到:晶格结构对超导电性有影响,且这种影响不是仅仅某个结构参数产生的,而是整个晶格结构共同作用的结果。
2.对实现载流子补偿的Y1-xSrxBa2-xLaxCu3Oy(YSBLCO)体系的研究结果表明,第一条中的结论仍然成立。说明结构对超导电性的影响是普适的,不依赖于具体的超导系统,而且晶格结构对超导电性的影响独立于载流子浓度的影响而存在。
3.对平衡掺杂的YCBLCO和YSBLCO体系的块间结合能的计算表明,随着结合能的增加,临界温度Tc减小,其规律与载流子浓度发生变化的体系的结合能-Tc关系相同,这表明在该体系中,是晶格结构的变化导致了块间结合能的变化,从而改变了体系的超导电性。对BaO平面与剩余结构之间的块间结合能的计算表明,Ba位上La的掺杂将影响块间结合能,并对超导电性有影响,与其他体系中得到的结论相吻合。这些结果都说明:晶格结构是决定高温超导电性的因素之一,且它并不依赖于载流子浓度变化与否。
4.对非平衡掺杂的YCBLCO,空穴的注入与复合决定了超导电性的变化,但与此同时,晶格结构仍然对超导电性有影响。因为晶格结构和载流子浓度之间存在一定的关联,因此在非平衡掺杂的体系中,区分晶格结构和载流子浓度的变化分别对超导电性产生的影响较为困难,但是这种区分对理解高温超导机理是有价值的。
通过本研究,作者认为,加强对高温超导电性的结构特殊性的关注,从理论上研究晶格结构在超导电性形成过程中的地位,从另一个维度上丰富电子相图,是有意义且有必要的。