La-,2-x-（Sr，Nd）-,x-CuO-,4-體系結(jié)構(gòu)、載流子局域化和超導(dǎo)電性的研究.pdf

1、Bednorz和Muller于1986年在鑭銅氧體系中發(fā)現(xiàn)了第一個高溫超導(dǎo)體。盡管此后具有更高超導(dǎo)臨界溫度Tc的體系相繼問世，以La2CuO4為母體的超導(dǎo)體體系因其結(jié)構(gòu)相對簡單而一直成為人們專注研究的對象。本工作利用X-射線衍射(XRD)結(jié)構(gòu)分析、物性測量和正電子湮沒分析研究了La2-xSrxCuO4體系與La1.6-xNd0.4SrxCuO4體系樣品的結(jié)構(gòu)、電輸運性質(zhì)以及缺陷特征，主要工作為： 一、利用固相反應(yīng)法制備了La2-

2、xSrxCuO4體系樣品(x=0.06～0.20)，系統(tǒng)研究了它們的電輸運特性。電阻率和霍爾系數(shù)的實驗結(jié)果表明，正常態(tài)低溫區(qū)La2-xSrxCuO4體系電輸運性質(zhì)出現(xiàn)反常。隨著Sr摻雜量的增加直至最佳摻雜(x=0.15)附近，正常態(tài)低溫區(qū)樣品均發(fā)生類金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變，且轉(zhuǎn)變溫度TM1逐漸降低；對于最佳摻雜樣品，其金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變行為已經(jīng)變得非常不明顯，到x=0.18時完全消失?；魻栂禂?shù)的測量結(jié)果顯示，隨著溫度的降低霍爾系數(shù)逐漸增大，并且

3、隨著Sr摻雜量的增加霍爾系數(shù)明顯減小，表明載流子濃度隨摻雜量的增加而增加。在低摻雜時，接近超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc的溫區(qū)內(nèi)霍爾系數(shù)RH迅速增大，隨著摻雜量的增加Tc附近霍爾系數(shù)的增大變緩?；魻栂禂?shù)在Tc附近的增大，表明低溫區(qū)載流子濃度減少(或載流子被局域化)。電阻率和霍爾系數(shù)的結(jié)果相互印證了低溫區(qū)電輸運的反常特性，這種類金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變與載流子的局域化效應(yīng)存在某種直接的關(guān)聯(lián)。 二、制備了La1.6-xNd0.4SrxCuO4體系樣品(x

4、=0.08～0.25)，對其結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性進行了系統(tǒng)的分析。結(jié)果表明，室溫下隨著Sr摻雜量x的增加品格參數(shù)a、b趨于減小，c增大，逐漸成為四方結(jié)構(gòu)。該體系除x=0.25的樣品外，其它樣品均顯示超導(dǎo)電性，且超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度均低于La2-xSrxCuO4體系相應(yīng)組分樣品的Tc。在x=0.12處出現(xiàn)極小值8K，高于La2-xBaxCuO4中的x=1/8處的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，這是因為在低溫下的LTO-LTT結(jié)構(gòu)相變并不完全，即LTT相樣品中在c軸方向上

5、并不是所有CuO6氧八面體完全地與c軸重合，即具有正交相的特征，存在部分LTO相。值得注意的是，x=0.12與x=0.15的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度比相應(yīng)的La2-xSrxCuO4體系組分的降低幅度非常大。這可能是在x=0.12～0.15范圍內(nèi)，在低溫相樣品中的LTO相比其他組分樣品中的LTO相少得多所致。Nd3+部分替代La3+形成的La1.6-xNd0.4SrxCuO4體系致使最佳摻雜組分對應(yīng)的x值增大，即x＞0.15。這些均與LTO-LTT結(jié)

6、構(gòu)相變密切相關(guān)。 三、研究了La1.6-xNd04SrxCuO4體系(x=0.12，0.15,0.20)和La1.88Sr0.12CuO4的正電子壽命譜，結(jié)果表明隨著Sr摻雜量的增加，空穴載流子濃度增加，而正電子壽命減小。分析認為可能是由于正電子密度分布權(quán)重由Nd替代前的CuO2而向Nd替代后的La(Nd,Sr)-O層轉(zhuǎn)移的結(jié)果。同時研究了體系的局域電子密度ne隨Sr摻雜量的變化關(guān)系，隨著Sr摻雜量的增加ne逐漸增大。但對同樣S