三個典型低維電子體系的熱電效應(yīng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、輸運性質(zhì)測量是探測材料內(nèi)部的各種散射機制的重要手段。載流子的輸運過程跟電子結(jié)構(gòu)和各種低能激發(fā)密切相關(guān),也受到缺陷、雜質(zhì)等的影響,因而是被廣泛用于研究超導(dǎo)、重費米子體系、以及量子相交和臨界行為。特別是Nernst效應(yīng),由于近年來人們發(fā)現(xiàn)其對電子結(jié)構(gòu)和相變十分敏感,越來越得到人們的重視。
   在本論文里,我們用輸運性質(zhì)(包括磁熱電效應(yīng))測量分別研究了三種有代表性的低維電子體系:(1)最近發(fā)現(xiàn)的新鐵基超導(dǎo)體1111相的LaFeAsO

2、0.9F0.1的輸運測量,包括能斯特效應(yīng)的測量;(2)研究了半金屬物質(zhì)石墨在極低溫強磁場下的輸運性質(zhì)。(3)對重費米子超導(dǎo)體URu?Si?進行了電阻率和熱電勢的研究。對于前兩種體系的能斯特效應(yīng)研究,我們都是首次報道。所得到的主要創(chuàng)新性結(jié)果如下:
   (1)對于Tc為26K的1111相鐵基超導(dǎo)體LaFeAsO0.9F0.1,我們首先報道了其Nernst效應(yīng),發(fā)現(xiàn)其能斯特系數(shù)在正常態(tài)是負(fù)的,只有較弱的溫度依賴關(guān)系。但在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度

3、以上到50K左右的溫度范圍,我們發(fā)現(xiàn)能斯特信號便開始偏離正常態(tài)的背景,開始明顯增大。結(jié)合電阻率、霍爾系數(shù)和熱電勢測量,我們得到了的非對角佩爾貼(Peltier)系數(shù)等物理量。非對角的佩爾貼系數(shù)同樣在50K以下被壓制。我們認(rèn)為,在50K左右增大的能斯特信號可能來自于被壓制的自旋漲落。在Tc以下,我們觀測到了由磁通流動所引起的正的能斯特信號。在1111相中,由于二維特性,其磁通融化區(qū)也較大,可以與高溫超導(dǎo)體相比擬。
   (2)在普

4、通金屬中,由于Sondheimer CancellaTiO2的原因,能斯特信號都很小,所以研究它的人并不多。在理論上,Nernst效應(yīng)也是一種缺少深入理解的輸運現(xiàn)象。我們研究了由類似無數(shù)層二維石墨烯組成的三維塊體石墨中的能斯特信號。發(fā)現(xiàn)與二維的單層的石墨烯相比,兩者的能斯特信號卻有著天壤之別:在朗道能級經(jīng)過化學(xué)勢時,三維的石墨的能斯特信號總是出現(xiàn)蜂。而據(jù)報道,二維的石墨烯的能斯特信號卻是消失的。分析這兩者之間的差異:三維的石墨比二維的石

5、墨烯多出的是層與層之間的耦合。所以,我們認(rèn)為這層間的耦合便是這種維度轉(zhuǎn)變的來源。比較三維和二維費米面的不同,我們更發(fā)現(xiàn):當(dāng)掃描磁場時,三維費米面會發(fā)生電子的拓?fù)湎嘧儯嘿M米面變成量子化的環(huán)片。隨著磁場的變化,偶數(shù)的量子化環(huán)片會移動,并在一定的磁場下合并,變成奇數(shù)個量子化的環(huán)片,這時發(fā)生電子的拓?fù)湎嘧?。我們認(rèn)為這種電子拓?fù)湎嘧兪侨S塊體石墨中能斯特效應(yīng)峰的來源。我們同時發(fā)現(xiàn),在各種輸運系數(shù)中能斯特效應(yīng)是對這種拓?fù)潆娮酉嘧冏蠲舾械摹K?,測量

6、Nernst效應(yīng)是探測電子拓?fù)湎嘧冏钣行У姆绞健?br>   (3)重費米子超導(dǎo)體是比高溫超導(dǎo)體還要早發(fā)現(xiàn)的非常規(guī)超導(dǎo)體,卻還依然有著強大吸引力的一個體系。我們對重費米子超導(dǎo)體URu2Si2的兩個不同方向上,進行了電阻率和熱電勢的測量。分別使用電流與熱流與磁場平行的方式進行,避免了額外的磁阻引入。我們發(fā)現(xiàn)與其它的各向異性的超導(dǎo)體不同,電導(dǎo)率小的方向上反而上臨界場Hc2比較高。進而,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流(熱流)沿著C方向時,這兩種輸運性質(zhì)呈現(xiàn)

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