低维超导材料FeSe和Li0.9Mo6O17的单晶生长及其超导各向异性研究

论文摘要

低维材料是指材料中的导电电子被限制在一维的直线或二维的平面上运动的材料,因而它们的导电性以及磁性等物理性能在各个晶格方向有明显差别。由于电子具有较低的维度而带来新的重要物性,可以加深人们对材料的认识,同时可以推动人们发展新的科技应用。超导材料是人类解决能源问题的重要材料之一。其中的低维超导材料不同于传统超导材料,具有多相变、结构多样性等丰富的物理现象,在材料科学、器件物理、仪器技术等学科发展中具有重要的应用,同时由于其电子的低维度和结构上的各向异性带来的新的量子现象引起了人们的广泛关注。铁硒化物,FeSe,属于低维超导材料中的准二维超导材料。锂钼紫铜,Li0.9Mo6017,属于准一维超导材料。两者都是非传统超导材料。前者具有相对简单的晶体结构,并且与其他铁基超导体具有相似的费米表面拓扑结构和重要特性,因此,FeSe可被用来作为代表研究铁基超导体的超导机理及铁基超导体的物理特性。而后者,Li0.9Mo6O17,具有很强的金属特性,且具有层状的晶体结构,其宏观物性包括电性、磁性及热性能等新颖独特,但是这其中的具体原因,即微观机制,例如是否与其层状的晶体结构的某种阻拦或与其内部MoO6多面体的排列情况有关等,目前尚不清楚,需要人们进一步深入的研究。本文的工作主要有两个方面。第一部分,首先采用三氯化铝和氯化钾熔液技术成功生长了高纯度的FeSe单晶样品。其次采用共振频率的技术,即利用LC电路的线圈内样品在发生超导相变时磁化率及电阻率的变化,所引起的电路谐振频率变化,成功测得了铁基超导体FeSe单晶的超导各向异性,及临界温度TC和上临界场Hc2（T）等物理学量。我们发现,在考虑了 Maki参数α之后,上临界磁场的温度变化符合WHH理论模型,从而说明自旋顺磁效应在超导过程中的重要影响。根据WHH模型,当温度T趋于0的时候,分别平行于c和垂直于c方向（即平行于ab方向）的Hc2,//c（0）和Hc2,//ab（0）值接近泡利极限。与其他铁基超导体相比,FeSe具有较高的各向异性,但具有较低的Tc和上临界场值。同时表明,我们采用的这种新型共振频率技术,是可以用来探测非常规超导体中丰富物理性质的一种灵敏有效的手段。第二部分,首先采用温度梯度通量法成功生长出了高质量的Li0.9Mo6O17单晶材料,并且通过单晶x射线衍射仪确定了其晶体晶轴的方向。通过核磁共振实验,我们测量了它的准一维物理特性。结果显示,7Li的核磁共振光谱出现三个峰,一个中心峰,两个边峰,符合核磁共振理论预期,因为7Li的核自旋I=3/2,分裂成四个能级,自旋量子数m只能是-3/2、-1/2、+1/2、+3/2。我们还测量了 7Li的核自旋晶格弛豫时间。结果显示,在金属-绝缘体转变温度（TMII）之上,观测到了 Korringa关系,从而表明材料中存在较弱的电子关联。然而随着温度的降低,7Li的核自旋晶格弛豫速率上升,表明出现了反铁磁自旋涨落。随着温度的进一步降低,出现了金属-非金属相变以及超导的发生。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 董俊

导师: 吴国庆

关键词: 低维超导,超导各向异性,上临界场,关系,自旋晶格弛豫

来源: 扬州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学

单位: 扬州大学

分类号: O511.3;O614.811;O614.111

DOI: 10.27441/d.cnki.gyzdu.2019.001767

总页数: 56

文件大小: 4629K

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