拓扑半金属与关联金属磷族化合物超导电性的高压探索

发布时间：2017-12-12 18:32

  本文关键词：拓扑半金属与关联金属磷族化合物超导电性的高压探索

  更多相关文章： 狄拉克半金属 重费米子化合物 高压 超导 相变

【摘要】：本文重点研究了近期备受关注的几种新发现的具有奇异电子结构的拓扑半金属和关联金属磷族化合物的高压行为。研究中主要采用高压输运、高压比热以及高压原位X射线衍射与吸收等测量手段对其物理性质或潜在的超导电性进行了探索性研究,旨在为理解超导机制提供压力维度的实验依据。本论文主要包括以下几部分内容:第一章主要介绍拓扑半金属的发现与研究进展,尤其介绍了拓扑半金属的晶体结构和电子结构相变等现象。同时,还介绍了重费米子超导体和铁基超导体的发展历史以及相关高压超导电性的研究进展。第二章主要介绍本文研究中所使用的高压实验设备与高压测量方法。实验设备包括金刚石对顶压砧和高压-低温-磁场测量系统;高压实验方法包括高压输运、高压比热以及高压X射线衍射与吸收。第三章主要介绍三种奇异半金属的高压研究,分别为Cd3As2,Na3Bi和PtBi2。对三维狄拉克半金属Cd3As2的高压研究表明,在压力为2.57 GPa附近,Cd3As2存在由四方(I41/acd)到单斜(P21/c)的结构相变,结构相变的发生改变了其晶体对称性。电阻由金属行为向半导体行为的转变、能隙的出现以及霍尔电阻、迁移率的大幅下降均表明压力破坏了Cd3As2的三维狄拉克半金属态。对三维狄拉克半金属Na3Bi的高压研究表明该化合物的晶体结构在高压下具有不稳定性。研究发现Na3Bi在很低压力下就已经发生结构相变,由常压下的六角结构(空间群P63/mmc)转变为立方(空间群Fm3m)与另一未知结构的混合相。在所研究的压力范围内没有超导转变被观察到。对具有大磁阻效应的PtBi2的高压研究表明压力对其正磁阻效应具有明显的抑制作用。同时,高压霍尔电阻随磁场的依赖关系表明PtBi2的电子结构对压力非常敏感。第四章主要介绍了两种关联金属的高压研究,分别为含4f电子的CeAuBi2化合物和Eu(Fe0.82Ir0.18)2As2超导体。对重费米子化合物CeAuBi2的高压研究表明,该化合物在所研究的压力范围内没有发生超导转变,而是出现了两个可能的磁相变。高压X射线衍射与吸收实验表明压致磁相变并不是由结构或者价态引起的,可能来源于电子间的相互竞争,或者来源于Ce离子自旋在压力下产生偏转所致。对Ir掺杂的超导体Eu(Fe0.82Ir0.18)2As2的高压研究表明超导相与磁插层铁磁相在3.4 GPa以下共存。在3.4 GPa以上受c方向坍塌和Eu价态的影响,超导相消失。同时,磁场数据表明磁插层铁磁相与超导相在0.4 T以下共存,磁场大于0.4 T时铁磁相被完全抑制。从微观上来看,超导相与磁插层铁磁相的相互竞争与Eu的4f,Fe的3d以及As的4p电子之间相互作用紧密相关。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O521.2

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 陈宇林;;拓扑狄拉克半金属[J];物理;2014年02期

2 任尚坤,张凤鸣,都有为;半金属磁性材料[J];物理学进展;2004年04期

3 孙华,雎胜,李振亚;半金属磁体[J];物理;2002年05期

4 陈宇辉;王阳;左方圆;赖天树;吴谊群;;半金属锑薄膜中电子动力学研究[J];物理学报;2009年05期

5 刘邦贵;与半导体相容的半金属铁磁体[J];物理;2005年01期

6 罗时军;烧绿石Tl_2Mn_2O_7的半金属磁体特性研究[J];湖北汽车工业学院学报;2002年03期

7 陈沛达;;NaCl型半金属铁磁体CrCa_7Se_8的第一性原理研究[J];科技视界;2012年01期

8 刘国营;罗时军;;RCrO_4(R=Er,Tm)的电子结构和半金属铁磁性(英文)[J];湖北汽车工业学院学报;2006年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 顾澄中;施美玲;林永渭;吴叙勤;;半金属摩阻复合材料[A];第十届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1993年

2 武志坚;王静;;反铁磁半金属材料理论研究[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 孙浩;拓扑非平庸材料以及铁磁半金属的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 张珊;拓扑半金属与关联金属磷族化合物超导电性的高压探索[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年

3 陈俊;d~0半金属磁性和Josephson结中电特性的研究[D];华中科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 王纯杰;磁性酞菁锰分子在半金属表面的STM研究[D];西南大学;2015年

2 胡磊;四元Heusler合金的半金属性研究[D];华中科技大学;2014年

3 林信炉;Wey1半金属的输运性质[D];浙江大学;2016年

4 宋燕妮;半金属Heusler材料第一性原理研究[D];南京师范大学;2008年

5 宋明辉;ZKCa(Z=Ge,Sn)的半金属铁磁性及CrSb/NaCl的界面性质研究[D];华中科技大学;2009年

6 程唤龄;高自旋极化率半金属的第一性原理研究[D];福建师范大学;2009年

7 王娟;基于第一性原理计算的半金属磁性材料电子结构和自旋结构研究[D];武汉理工大学;2007年

8 樊玉勤;Cr、Mn掺杂AlN和GaN半金属性质的第一性原理研究[D];重庆大学;2009年

9 刘耀辉;Heusler合金X_2ZrZ(X=Cr,Mn,Fe;Z=P,As,Sb)半金属磁性的第一性原理研究[D];燕山大学;2013年

，

本文编号：1283542