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本论文利用透射电子显微术(TEM)和电子能量损失谱(EELS)对0201型Sr2CuO2+δCl2-y和Sr2CuO3+δ高温超导体系以及BiMnO3多铁性材料这三种强关联电子体系材料进行了系统的研究。主要内容有:
1.利用方向依赖的高能EELS研究了不同掺杂y值的Sr2CuO2+δCl2-y晶体的电子结构,直接给出了不同掺杂水平下空穴载流子的分配情况。在名义配比y=0.2,0.4的低掺杂样品中,空穴载流子主要掺入到了[CuO2]平面上的O2px,y轨道上;而在名义配比y=0.6,0.8的高掺杂样品中,不但[CuO2]面上掺入了空穴载流子,顶角氧位置上的O2Pz轨道上也掺入了相当部分的空穴。这些实验结果结合样品的超导性研究清楚地显示了在该体系中,如果没有足够的空穴载流子掺杂在顶角氧位置上,即便是在[CuO2]平面上掺入了足够的载流子也不能出现超导性,表明顶角氧在高温超导中起着非常重要的作用。同时也系统地研究了该体系的显微缺陷以及电子辐照对显微结构的影响,为进一步研究该体系的物性打下了基础。
2.对Sr2CuO3+δ高温超导体系的研究,澄清了该体系中一直引起争议的超导相问题,并首次将不同超导转变温度Tc与顶角氧的不同有序化联系了起来。不同的超导调制相表现出不同的超导转变温度与两方面因素有关,一方面与掺杂的空穴载流子浓度不同有关,另一方面与顶角氧的不同有序化(即超结构的不同调制形式)有关。
3.对BiMnO3多铁性材料的研究,揭示了4ap×4bp×4cp调制相的起源,即起源于有序的氧缺位,并提出了一个可能的结构模型,同时也揭示了该多铁性材料中存在的重要结构缺陷。这些结果为研究多铁性材料中多铁性共存的物理机制具有重要的意义。