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(Pr,La)_（2-x）CexCuO_4单晶的极低温热传导行为

作　者: 李磊
导　师: 孙学峰
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 电子型高温超导体热导率比热
分类号: O649
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

超导体是一类具有零电阻和Meissner效应的材料,其中高温超导材料由于转变温度较高,在很多领域得到了广泛的应用。为了不断地提高转变温度,高温超导机理的研究成为目前研究的重点。极低温热输运测量是一种研究高温超导体准粒子输运性质的有效手段,但是由于声子与磁激发贡献的存在,使得低温下热导率行为往往比较复杂,这就为正确理解准粒子热输运行为带来了较多困难。针对这个问题本论文主要研究了电子型高温超导体单晶的制备和极低温下热输运行为,通过分析这类铜氧化物超导体的母相材料在极低温下热导率随磁场的变化情况,可以得到极低温下声子的热导率在磁场中的变化行为,从而为高温超导材料中准粒子的热输运性质的研究起到很好的帮助作用。第一章主要综述了超导发展历程以及高温超导体材料的研究进展,并简单的介绍了有关超导材料的制备方法,例如:助熔剂方法和光学浮区法。最后介绍了目前有关高温超导体热输运和电输运方面所取得的研究成果,包括通过电阻率和热导率在不同磁场下随温度的变化情况来研究高温超导材料正常态的基态性质。第二章主要详细地介绍了用CuO作自助熔剂,通过合适的热循环过程生长出高品质的Pr2?xCexCuO4(PCCO)单晶。利用X射线衍射方法,主要包括c方向的00l多级衍射和摇摆曲线测量对单晶材料进行了细致的结构表征,利用Laue照相确定了单晶的晶轴方向。同时利用SQUID和PPMS设备测量了PCCO单晶样品的磁性质和电性质。结果表明,我们的单晶的单相性好,晶体学完整性好,而且超导转变温度高,单晶品质好。第三章主要测量了Pr2CuO4(PCO)单晶样品在极低温下热导率κ随磁场的变化关系。实验上发现当外加磁场平行于ab面时,κ(H)关系表现出低场下的“凹陷”和高场下的“平台”现象,并且“凹陷”对应的外加磁场随温度的增加向高场移动,这些表明一些顺磁性离子可能对声子有明显的散射作用。通过对低温下比热数据的分析,我们发现样品中确实含有少量的顺磁离子,并且零场下基态能级存在劈裂。所以热导率随磁场的这种奇特变化现象很有可能是Pr4+离子引起的,且在铜氧化物高温超导体中声子与自旋存在强烈的耦合作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-44
  1.1 引言  9-13
    1.1.1 超导体的发展历史  9-12
    1.1.2 高温超导体的应用  12-13
  1.2 高温超导体的研究进展  13-17
    1.2.1 高温超导体的结构和自旋排布  14-16
    1.2.2 高温超导体的费米面结构  16-17
  1.3 高温超导中的序参量对称性  17-18
  1.4 电子型高温超导体和空穴超导体的差别  18-21
  1.5 赝能隙和能斯特效应  21-24
  1.6 金属-绝缘体转变  24-31
    1.6.1 电阻率与金属-绝缘体转变  24-29
    1.6.2 极低温热导率与金属—绝缘体转变  29-31
  1.7 高温超导体单晶的生长方法  31-33
    1.7.1 助熔剂法  31-32
    1.7.2 光学浮区法  32-33
  1.8 热输运的基础知识  33-34
    1.8.1 热导率的基础知识  33-34
    1.8.2 热导率测量的实验原理  34
  1.9 比热的研究  34-39
    1.9.1 比热容的基础知识  34-37
    1.9.2 实验测量原理  37-39
  1.10 本章小结  39-40
  参考文献  40-44
第二章 Pr_(2-x)Ce_xCuO_4单晶的生长及表征  44-55
  2.1 Pr_(2-x)Ce_xCuO_4 单晶的生长  44-46
  2.2 结构表征  46-48
  2.3 Pr_(2-x)Ce_xCuO_4 单晶的磁学性质  48-50
  2.4 Pr_(2-x)Ce_xCuO_4 单晶电阻率的测量结果  50-53
  2.5 本章小结  53-54
  参考文献  54-55
第三章 (Pr, La)_(2-x)Ce_xCuO_4单晶极低温热导率行为  55-67
  3.1 引言  55-56
  3.2 (Pr, La)_(2-x)Ce_xCuO_4 单晶热导率的测量结果和讨论  56-62
  3.3 Pr_2CuO_4 单晶的比热测量结果和讨论  62-64
  3.4 本章小结  64-65
  参考文献  65-67
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  67-68
致谢  68

(Pr,La)_（2-x）CexCuO_4单晶的极低温热传导行为

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