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《中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院)》 2007年
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反钙钛矿结构镍基化合物研究

童鹏  
【摘要】: 反钙钛矿结构化合物的晶体结构与钙钛矿结构氧化物相似,但其物性却较后者有很大差异,且目前对其研究较少。反钙钛矿结构的新型超导体MgCNi_3以其简单的立方晶体结构和高磁性元素含量引起研究者广泛兴趣。本论文旨在通过系统研究MgCNi_3相邻化合物AXNi_3 (A=Al、Ga、In;X=C、B),探索新物理现象,积累数据,形成该类化合物的总体物理图像,以期为相关材料设计及理解MgCNi_3中超导与铁磁之间的相互关联提供新的思路。 从实验结果来看,GaCNi_3是一个交换增强的强电子关联费米液体;AlCNi_3是一个交换增强的Pauli顺磁体,也很接近铁磁-顺磁相界,但因强自旋涨落而呈现非费米液体行为;In0.95CNi_3则由于Ni/In偏离理想计量比而诱导出长程铁磁序(铁磁居里温度为570K);硼化物InBNi_3近似为Pauli顺磁体,其铁磁关联很弱。通过对比研究发现:与MgCNi_3和InBNi_3相比,多一个价电子的AlCNi_3和GaCNi_3更趋于铁磁不稳定态,其中的铁磁关联、自旋涨落等效应更为显著。总体而言,反钙钛矿结构镍基化合物在不同程度上接近铁磁不稳定,这与单质Pd、金属间化合物TiBe2以及钙钛矿结构钌氧化物Sr2RuO4、Sr3Ru2O7等的行为是相似的。因此若通过适当的方法,如改变组分、外加磁场、压力等使其渡越铁磁-顺磁相界则有可能产生量子相变等有趣物理现象。 此外,反钙钛矿结构镍基化合物相关实验参数存在规律性:随着晶格常数的减小,德拜温度ΘD增加而费米能级处电子能态密度N(EF)减小。在这类化合物中MgCNi_3对应晶格常数较大,由McMillan方程可知其电声子耦合常数亦较大,根据BCS理论更有利于实现超导。这也间接说明了MgCNi_3是一个s波配对的传统超导体。由此看来,寻找具有更大晶格常数的体系应该是探索新的反钙钛矿结构超导体的一个可能途径。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O482

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【参考文献】
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