当前位置:主页 > 科技论文 > 物理论文 >

三碲化锆,二碲化钛在高压下的结构和电输运性质研究

发布时间:2020-09-20 21:30
   过渡金属硫族化合物,以其独特的结构、物理和光学性质,吸引了大批科研工作者的目光,成为了近年来研究的一类重要的热点材料。本篇论文综合运用原位高压X射线晶体衍射,原位高压拉曼光谱和原位高压电输运测试系统,结合部分第一性原理的计算,对过渡金属硫族化合物三碲化锆(ZrTe3),二硫化钛(TiTe2)进行了系统的研究,并揭示了其电输运变化和结构变化的相互依存的关系,为我们研究和了解这两种物质在高压下的行为提供了一定的依据。具体研究结果如下:1、首先我们对单晶ZrTe3样品进行了原位高压电输运测试,得出了不同压力下样品电阻随温度的变化曲线。在加压过程中,样品在8.2 GPa出现了超导相变,超导转变温度Tc随压力单调递增到最大值27.7 GPa随压力的增加而下降。卸压过程与加压过程电阻随压力的变化趋势基本一致,不过超导相便持续到3.3 GPa,符合常见的卸压驰豫现象。加压过程中,在27.7 GPa左右,ZrTe3样品的电阻突然间小,TC突然增大了 1.6K,存在一个明显的畸变。为了理解其电输运行为的变化,我们又做了样品多晶高压X射线晶体衍射。研究表明,ZrTe3样品在实验研究压力范围内,直到最高压力42.5 GPa时结构仍非常稳定,没有出现结构相变。进一步的研究表明,在25 GPa左右,样品出现了 2%左右的体积的塌缩,通过对样品进行的三阶Brich-Murnaghan物态方程模拟,得出了 ZrTe3样品在25 GPa体积塌缩前和体积塌缩后的体弹模量分别为45 GPa和118 GPa。通过对样品进行第一性原理的计算,我们得出在高压下,样品的各个晶胞参数与实验结果基本一致。我们计算了 ZrTe3高压下的能带和费米面态密度,结果表明,在8~27 GPa左右样品的费米面态密度随压力单调递增,在27 GPa出现最大值,而后随压力递减。根据BCS理论,我们知道样品的费米面态密度与电声耦合强度成正比,态密度的增加对应于样品的电声耦合强度的增加,因而超导转变温度TC升高。因而,我们可以这样理解,样品的电阻和超导转变温度变化与样品的晶格参数变化一一对应。第一性原理的计算表明,ZrTe3超导温度的变化是由于费米面的态密度变化引起的,压力对费米面的调制导致了样品超导转变温度的变化。2、综合运用原位高压电输运测试,原位高压X射线晶体衍射和拉曼光谱检测手段,深入地研究了 TiTe2样品在高压下的结构和电学性质的变化。TiTe2样品在常压下为P-3ml三角晶系结构,当压力在15 GPa时,发生了由P-3ml三角晶系到C2/m单斜晶系的相变,并且在高压下正交晶系保持稳定到所研究的最大压力43.4 GPa。逐渐卸压后正交晶系持续到压力2.4 GPa,表明二碲化钛样品能将高压相保持到相对低的压力。当压力卸到大气压后,TiTe2样品恢复为原来的三角晶系结构。对样品电阻率和高压拉曼的测试,同样表明了样品的结构和电输运性质相互依存的关系。高压原位变温电阻测试表明,样品在5.6 GPa在3.7 K时出现了电阻急剧的下降。当压力增大到6.7 GPa时,我们观察到了TiTe2样品的零电阻超导现象。继续增大压力到15 GPa左右,超导临界温度Tc随压力单调递增。而从15 GPa到电学测试的最高压力36.6 GPa,Tc随压力并无明显的变化,表明C2/m单斜晶系在高压下的稳定性。二碲化钛在常压下仅有两个明显的拉曼振动模式:Eg和Alg。高压原位拉曼表明,在0.7 GPa左右,出现了一个新的拉曼峰,并且随着压力的增加,该拉曼峰与Eg振动模逐渐融合成一个新的拉曼振动模。在超过10 GPa后,所有的拉曼振动模信号均不明显,表明此时样品己出现金属化。同时由于6 GPa拉曼信号的变化表明了新的声子振动模式的出现,而超导现象出现则可能是由于新的声子电子耦合作用的出现。
【学位单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:O469
【部分图文】:

示意图,压砧,金刚石,对顶


逦金刚石砧'逡逑图1.1金刚石对顶压砧示意图逡逑上图1是金刚石对顶压砧结构示意图。由图中我们可以看出,金刚石压砧的逡逑中心,是两颗平行的的金刚石单向挤压封塾,从而产生压力。由于压强与受力逡逑面积存在的关系,当金刚石上台面面积很小时,不太大的压力就可以产逡逑生巨大的压强[1°]。在封垫中心,用激光打孔出一个圆柱形的样品腔。外部为外逡逑腔体和加压螺丝,用来支撑和加压。金刚石对于X射线和紫外可见光波段电磁逡逑2逡逑

红宝石,电输运


高压原位电输运测试的意义逡逑976年,Mao,邋Bell等人对高电阻矿物样品电阻率在压力下变化的测量,成逡逑高压原位电阻率测量的开端,也开了电输运性质测试的先河[3G]。此次实验逡逑有使用封垫,而是直接将样品放置在金刚石对顶砧的台面上。之后的一年逡逑Block等人为了提高实验压力,开始使用封垫技术。为了达到绝缘垫片和逡逑电极之间的目的,采用陶瓷膜绝缘材料进行绝缘最后成功测量了压力诱发逡逑nS和GaP和半导体一金属化转变[31]。封垫的引入,使得高压力下的电输运逡逑测试成为可能。为了克服电极与样品以及外接线的接触电阻,毛河光等人逡逑据金刚石对顶压砧的特殊性,设计出了符合其结构的四电极测试法,并成逡逑试了邋Iron的cx-s相变引起的电阻突变[32]。后来的DAC的电输运测试开始逡逑和蓬勃发展的时期,也诞生了很多开创性的科研成果,如M0S2的半导体逡逑属相变引起的电输运性质的异常变化[33],金属Li高压下的金属一绝缘体转逡逑

角散射,简易模型,晶体衍射,晶面间距


上述公式中式中办《表示晶面间距,A表示入射X光的波长,0为X射线衍射逡逑角或者Bragg邋Angle。如果我们选择X射线的波长确定时,那么晶面间距c/则逡逑会与20衍射环一一对应,这便是X射线的角色散衍射模式,如下图2.1示:逡逑图2.1角散射X射线晶体衍射简易模型逡逑如果我们固定衍射角0,那么晶面间距d的大小则和入射X光波长相匹逡逑配,我们称这种衍射形式为能量色散X光衍射(Energy邋Dispersion逡逑Spectroscopy)。故此布拉格方程精简成下列公式:逡逑he逡逑Ed=邋—邋*J=6.19927/sin^逡逑/l逡逑9逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张丽霞;李伟;王传奎;;侧基对π—π耦合双分子结电输运性质的影响[J];原子与分子物理学报;2011年06期

2 蔺丽丽;李怀志;冷建材;李宗良;王传奎;;分子链长对烷烃硫醇分子电输运性质的影响[J];原子与分子物理学报;2009年05期

3 刘瑞金;尚晖;孙玉萍;;萘分子器件电输运性质的理论分析[J];功能材料与器件学报;2014年01期

4 夏蔡娟;刘汉臣;房常峰;;并苯分子电输运性质的第一性原理研究[J];鲁东大学学报(自然科学版);2010年03期

5 赵文兵,张晓东,张金龙,李传义,顾镇南,周锡煌;碱金属掺杂C_(60)超导外延薄膜的制备及其电输运性质[J];物理;1993年12期

6 H.温茨;光木;;高纯金属的电输运性质以及痕量杂质对它的影响[J];仪表材料;1976年Z1期

7 李波,杨东升,郑卫华,吴柏枚,金华;掺Ce的Bi-2212的低温电输运性质[J];低温物理学报;2002年03期

8 朱国宝;杨慧敏;;拓扑绝缘体表面的热电输和热电输运性质(英文)[J];低温物理学报;2016年01期

9 刘瑞金;孙玉萍;;1,4-苯二甲氰分子的电子结构及其电输运性质的研究[J];低温物理学报;2013年04期

10 刘兰峰;宋秀能;王传奎;;电极距离对苯二氰分子电输运性质的影响[J];山东师范大学学报(自然科学版);2007年04期

相关会议论文 前10条

1 张丽霞;李伟;王传奎;;侧基对π-π耦合双分子结电输运性质的影响[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年

2 初蕾;张广平;王传奎;;末端集团对反式1,2-二苯乙烯电输运性质的影响[A];第六届全国计算原子与分子物理学术会议论文集[C];2016年

3 刘然;包德亮;李宗良;;1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究[A];第五届全国计算原子与分子物理学术会议摘要及墙贴[C];2014年

4 欧天吉;沈文舒;刘才龙;韩永昊;马彦章;高春晓;;高压下CH_3NH_3PbI_3可见光响应,电输运和非晶化性质的研究[A];第十八届中国高压科学学术会议缩编文集[C];2016年

5 李淑甲;刘才龙;高春晓;;高压下Cu_2O电输运性质的研究[A];第十八届中国高压科学学术会议缩编文集[C];2016年

6 刘兴民;唐贵德;张敬晶;侯登录;陈伟;;La_(0.67)Sr_(0.33-x)Ag_xMnO_3/Fe_3O_4复合体系电输运性质的研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

7 刘兴民;唐贵德;张敬晶;侯登陆;陈伟;;La_(0.67)Sr_(0.33-x)Ag_xMnO_3/Fe_3O_4复合体系电输运性质的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

8 王庆林;王文军;高春晓;;超高压下物质电输运性质的精确测量——薄膜与图形化技术的应用[A];TFC’17全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2017年

9 杨腾;郭怀红;齐藤理一郎;刘祥麟;;过渡金属二硫化物的共振Raman谱研究[A];第十八届全国光散射学术会议摘要文集[C];2015年

10 王文龙;许智;白雪冬;王恩哥;;B-C-N单壁纳米管的CVD合成及电输运性质研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

相关博士学位论文 前10条

1 李宗良;分子功能器件的设计与性质研究[D];山东师范大学;2007年

2 贺春元;高压下Ⅱ-Ⅵ族化合物CdX(X=S、Se、Te)的电输运性质[D];吉林大学;2007年

3 夏蔡娟;苯基分子器件电输运性质第一性原理研究[D];山东大学;2008年

4 冀国敏;基于富勒烯分子器件电输运性质的理论研究[D];山东大学;2013年

5 秦天茹;高压下AMoO_4(A=Ca,Ba,Sr)和MoX_2(X=O,S)的电输运性质研究[D];吉林大学;2018年

6 李玉强;高压下三氧化钨和钨酸钡的电输运性质与结构研究[D];吉林大学;2013年

7 武雅楠;非磁性金属纳米颗粒膜的微观结构和电输运性质[D];天津大学;2014年

8 李英德;单分子电子器件的理论研究[D];山东师范大学;2011年

9 黎秋航;掺杂钙钛矿结构化合物的磁性和电输运性质[D];东南大学;2017年

10 闫杰娟;高压下AlAs、SnSe及GeTe的结构和电输运性质研究[D];吉林大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 古可民;三碲化锆,二碲化钛在高压下的结构和电输运性质研究[D];中国工程物理研究院;2018年

2 宋世金;c轴择优Ca_3Co_4O_9材料的热电输运性质和激光感生横向电压效应[D];昆明理工大学;2015年

3 蔡健;高压下CaCu_3Ti_4O_(12-x)NiO(x=0.006)的电输运性质研究[D];吉林大学;2018年

4 陶黎;氧化锌基材料的电输运性质和磁性研究[D];天津大学;2017年

5 辛建国;分子吸附对OPE分子电输运性质影响的理论研究[D];鲁东大学;2017年

6 韦贝佩;关联电子体系热电输运性质的研究[D];吉林大学;2015年

7 李琪;Ca,Ga掺杂ErMnO_3结构和物性研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

8 杜威;联苯二硫酚分子器件电输运性质的第一性原理研究[D];山东大学;2013年

9 王玉;B位掺杂钙钛矿锰氧化物磁性和电输运性质[D];扬州大学;2014年

10 张启明;锡银锌合金及其金属间化合物的热性质和电输运性质[D];天津大学;2010年



本文编号:2823173

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/2823173.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7f78a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com