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La_2CuO_4型超导体中的电荷有序及其超声衰减特性研究

屈继峰  
【摘要】:高温超导体中的电荷条纹相是当前凝聚态领域的研究热点之一。所谓电荷条纹相,是指在CuO_2平面内,电荷和自旋自发聚集形成的一维周期性调制结构,其中电荷条纹作为自旋反相畴壁存在。大量的实验证据表明在铜氧化物高温超导体中,电荷条纹相对高温超导电性和正常态性质都起着至关重要的作用。 在本论文中,我们以输运行为和超声衰减特性为主要手段研究了La系超导体中电荷条纹与结构之间的相互作用以及磁场对电荷条纹的影响,并进一步分析讨论了电荷条纹与超导电性之间的关系。此外,我们还研究了新型钴氧化物超导体的母体Na_xCoO_2体系的Raman散射光谱,澄清了国际上对该体系Raman峰的错误指认。论文内容共分为五章,各章的主要内容分别概括如下: 第一章综述了有关高温超导体中电荷条纹相的研究进展,包括条纹物理图像的简单介绍、条纹与结构之间的关系、高温超导体中电荷一维输运的实验证据等。通过对各种实验手段研究条纹结果的分析,阐述条纹在高温超导电性中所扮演的角色。最后给出了当前研究中存在的一些问题。 第二章我们研究了La_(1.88-y)Nd_ySr_(0.12)CuO_4体系的结构、输运行为以及超声衰减特性。室温下的X射线衍射表明Nd掺杂能够驱动CuO_6八面体的旋转。La_(1.48)Nd_(0.4)Sr_(0.12)CuO_4的变温X射线衍射证明在70K附近发生低温正交-低温四方的结构转变。样品的电阻率在LTO-LTT结构转变处出现小的跳跃,在LTO相可以很好的用一维输运模型进行描述,而在LTT相则表现为log(1/T)行为。超声声速在LTO-LTT结构转变温度处的异常硬化和伴随的能量损耗峰给出了静态电荷条纹随Nd掺杂的演化规律。更为重要的结果是,在100K附近我们观察到由于动态电荷条纹与掺杂引起的晶格畸变之间弛豫性相互作用而导致的能量损耗峰。超声变频测量的结果表明动态条纹越过钉扎中心的激活能E/κ_B约为1800K。 第三章研究了La_(1.88)Sr_(0.12-x)Ba_xCuO_4体系的超导电性和超声衰减特性,并讨论了超导电性与电荷条纹之间的关系。根据超声声速在低温下的硬化以及伴随的衰减峰随Ba含量x的演化,我们证明了在Ba含量x≤0.04的样品中存在着局域的静态电荷条


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