论文部分内容阅读
高温超导电性自1986年在铜氧化物中被发现以来，迅速成为凝聚态物理研究的热点。近二十年来，该体系得到了广泛而深入的研究。这首先在于具有高温超导电性的铜氧化物在应用方面更有价值，而且这种材料体系中还蕴含着诸如赝能隙现象、电荷有序等丰富的物理内容也是众多物理学工作者们十分感兴趣的课题。因此，对高温超导电性机制和高温超导体正常态输运性质的研究，将会对凝聚态物理的许多领域起到重要的推动作用。本文所选取的研究对象是空穴型铜氧化物高温超导体La1.85Sr0.15CuO4的双掺杂体系，对这些材料的微结构、超导电性、磁性质、光学性质和正常态输运行为进行了一些探索。主要研究结果如下：
⑴系统地研究了混价Mn(Mn3+/Mn4+=1/1)双掺杂对La1.85Sr0.15CuO4体系的影响。我们通过测量La1.85-1.5xSr0.15+1.5xCu1-xMnx04(0≤x≤0.2)体系的电阻率、磁化率、电子自旋共振谱来研究混价Mn的掺杂效应，发现CuO2面上存在着两种位置状态不同的Mn离子：一种是处于顺磁态的随机分布的离散的Mn离子，这些离子影响Cu-O-Cupdσ杂化作用，从而导致超导电性和顺磁性的共存；另一种是其周围也存在Mn离子并与其形成团簇的Mn离子。这些团簇具有铁磁性并和超导电性共存。
⑵系统地研究了高价态Ti4+掺杂对La1.85Sr0.15CuO4体系的影响。用双掺杂方法成功地制备出掺杂浓度高达x=0.4的La1.85-2xSr0.15+2xCu1-xTixO4系列样品。并对该体系进行了红外光谱、磁化率、电阻率的测量，研究了高价态Ti4+掺杂对样品的晶格振动模式、磁化率、电阻率的影响，讨论了高价态Ti4+掺杂对超导电性的破坏机制。我们发现在该体系中Ti的掺杂对超导电性的抑制不能用传统的磁拆对理论来解释，体系载流子局域化是抑制超导电性的主要原因。
⑶系统地研究了空穴注入型La2-xSrxCu0.94Ti0.06O4化合物的晶体结构、电输运、磁性质及超导电性。利用空穴注入的方法我们在该体系中首次实现了超导重现。此外，根据体系的电输运和磁性质的研究结果，我们给出了La2-xSrxCu0.94Ti0.06O4(0.15≤x≤0.39)体系化合物的新超导相图。
⑷系统地研究了Ti掺杂的La1.85Sr0.15CuO4体系的电荷补偿效应，并给出了电荷补偿效应的直接证据。另外，我们还给出了La2-xSrxCu0.94Ti0.06O4系列样品的电阻率远比La1.85Sr0.15Cu1-yTiyO4系列样品的电阻率小的合理解释。