層狀釕氧化合物Sr-,n+1-Ru-,n-O-,3n+1-的輸運性質.pdf

1、層狀Ruddlesden-Popper(RP)系列釘氧化合物Srn+lRunO3n+1隨著RuO正八面體層數(shù)n的增加,其物理性質表現(xiàn)出了奇特的演變。n=1的化合物Sr2RuO4是目前為止發(fā)現(xiàn)的唯一一個自旋三態(tài)、奇宇稱的p波超導體,其超導機理及正常態(tài)的奇異性質還有待進一步的理解,是當前凝聚態(tài)物理領域的熱點問題；n=2的化合物Sr3Ru2O7在低溫下出現(xiàn)變磁量子相變及量子漲落:n=3的化合物Sr4Ru3O10表現(xiàn)出很強的磁性各向異性:無窮層

2、(n=∞)化合物SrRuO3表現(xiàn)出各向同性的巡游鐵磁性(Tc=160K)?？梢钥闯?隨著RuO八面體層數(shù)的減少,磁性逐漸減弱直到超導出現(xiàn)。因此,對這一系列化合物的研究,有望揭示Sr2RuO4超導機理,甚至可為高溫超導機制的理解提供旁證。另外,該系列化合物為研究晶體結構與物性之間的關系提供了一個很好的平臺。
　　 我們首次報道了超導體Sr2RuO4正常態(tài)的Nernst效應。發(fā)現(xiàn)在100K以下Nernst信號逐漸增大,直到20K的附

3、近出現(xiàn)一個負的最大值,隨后隨溫度線性趨于零。我們提出增大的Nernst信號可能來自于多帶的特性以及磁漲落的貢獻。同時,我們結合其它譜學測量結果,提出在20K溫度以下該體系進入了一種相干電子態(tài),這種相干態(tài)可能是發(fā)生在γ帶(dxy軌道)上。對熱電勢、Hall效應和比熱的測量進一步支持了我們的這個圖像。這種軌道相關的相干態(tài)可能是軌道相關的超導態(tài)的前驅,與其超導機理之間有著直接的聯(lián)系。
　　 我們通過磁熱電勢、磁阻和磁化率測量研究了Sr

4、4Ru3O10樣品在沿平面內磁場(H//ab)導致的電子態(tài)變化。在T＜35K時,磁阻、磁化率和磁熱電勢隨磁場在1～2T出現(xiàn)跳變并伴隨著磁回滯現(xiàn)象,證實了不同磁場下存在著兩個不同的電子態(tài)。而且,在H//ab時磁化率在大約T=35K處出現(xiàn)一個寬的峰值。我們認為在T＜35K時體系中存在“硬的鐵磁磁疇”,磁性與晶體結構之間存在強的耦合,在強磁場H//ab下“硬的鐵磁磁疇”轉向到同一個方向而導致晶體結構的微小變化,從而導致電子態(tài)的變化。這個高磁場

5、(H//ab)下出現(xiàn)的電子態(tài)還具有更大的熱電勢的特點,這是以前從來沒有發(fā)現(xiàn)過的。
　　 通過研究Sr4Ru3O10樣品在H//c時熱電勢的磁場關系,我們發(fā)現(xiàn)T＜35K時,磁熱電勢與H/T有標度關系,證明了自旋熵對該體系的熱電勢有貢獻,這是第一次在釕氧化合物中發(fā)現(xiàn)自旋熵的熱電勢貢獻。同時,在T=35～110K的溫區(qū),我們觀測到了熱電勢隨溫度變化的線性行為,且S/T與電子比熱γ系數(shù)之間存在標度關系,我們提出強關聯(lián)效應引起的電子質量重

6、整化主導了這個溫度區(qū)域的熱電勢。熱電勢的這兩個標度行為,說明Sr4Ru3O10體系中的熱電勢存在兩種不同的貢獻項。
　　 論文的最后研究了鈷氧化合物La1-xSrxCoO3(0≤x≤0.5)中Co的自旋態(tài)與熱電勢的關系。通過磁化率測量得到Co的有效磁矩,并由此計算出體系中Co4+處于高自旋態(tài)或者高自旋態(tài)和低自旋態(tài)的混合態(tài)。根據(jù)修正過的Heikes公式,我們用300K時的熱電勢數(shù)據(jù)計算出Co4+的自旋態(tài)與磁化率得到的吻合。我們提出