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本论文主要研究SmBa2Cu3O6+δ单晶和生长于LAO衬底的c轴取向的过掺杂Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0.05,0.1,0.2)薄膜等高温超导体的输运性质和Nernst效应。此外,我们还研究了Te替代对于NbSe2的二带超导电性的影响。前者主要为了研究Tc以上的超导位相涨落与赝能隙和超导态的关系。后者主要研究低维材料中的二带超导电性。
对于高温超导体,因其具有低维度和低载流子浓度的特点,超导Cooper对的位相涨落起关键作用。许多理论物理学家提出假设,认为电子在比Tc高很多的特征温度Tonset开始形成Cooper对,并在温度Tc形成长程位相相干。在常规超导体中,Cooper对的形成和凝聚同时发生。对于高温超导体,在很大的欠掺杂范围内,存在赝能隙区域(Tc＜T＜T*)。这一赝能隙区域,无疑是超导相图中最有挑战性的部分。有理论研究提出赝能隙是超导电性的先驱,超导态在温度Tc被激发的磁通所破坏,而Cooper仍然存在直至温度达到T*。赝能隙及其与超导态的关系的研究,很可能对于人们理解高温超导电性的机制起重要作用。
能斯特效应能够非常灵敏地探测类磁通激发。在发现空穴型的铜氧化物超导体“正常态”的反常能斯特效应后,人们给出了许多用于解释这个现象的提议,包括Tc以上的类磁通激发,超导涨落,反铁磁涨落和Cooper对的预配对。
在本论文中,我们系统地研究了SmBa2Cu3O6+6(SmBCO)单晶和Ca掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻率,Hall系数,热电势和能斯特效应。我们发现SmBCO单晶的氧含量可以由通过两个步骤进行调节。首先,通过在氧气和氮气中退火不同的时间制备出指定氧含量的SmBCO粉末。其次,将SmBCO单晶与已知氧含量的SmBCO粉末混合放入石英管中,在真空中退火。高温超导体SmBCO的输运性质系统地依赖于空穴浓度P。我们首次报道了SmBCO单晶的能斯特效应。实验结果显示,对于铜氧化物相图的欠掺杂区,在Tc以上存在赝能隙的打开和超导涨落。Tco以上很宽的温区观测到能斯特信号是对Emery和Kivelson的赝能隙位相涨落模型(Nature,1995,374,434-437)的有力证据。我们得到的在Tc附近的数据可由配对场的振幅和相位的超导涨落解释,与Curty andBeck的理论结果一致(Phys.Rev.Lett,2003,91,257002-1-4)。我们的结果意味着在赝能隙区域中存在相位涨落区域,并认为赝能隙态与超导态有关。
我们用脉冲激光沉积镀膜方法(PLD)在LAO衬底上生长了c轴取向的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0.05,0.1,0.2)外延薄膜。电阻,Hall效应和热电势的侧量,证实了x=0.1和0.2的样品是过掺杂的。在过掺杂的样品中,不能探测到赝能隙打开的特征温度T*。在过掺杂区域,从能斯特效应定出的类磁通激发的Tv仍然比Tc高。我们的结果说明,在过掺杂区域,类磁通激发区域超出了赝能隙区域。在这个体系中还可以观测到由Ca掺杂引入的无序效应。我们在T-p相图中总结并讨论了特征温度T*,Tc和Tv。
在用气相输运法制备的2H-NbSe2-xTex单晶(x=0,0.1,0.2)中,研究了无磁性的碲(Te)掺杂对晶体结构和超导电性的影响。我们发现超导转变温度和上临界场都随Te含量的增加而减小。纯NbSe2单晶的上临界场随温度的关系可由二带模型拟合.Hc2(T)曲线在Tc附近的正曲率不受Te掺杂的影响。此正曲率可能来源于二带模型。