铁基超导体和重费米子材料的角分辨光电子能谱研究

发布时间：2018-02-28 05:38

本文关键词： 角分辨光电子能谱铁基超导体重费米子材料电子结构　出处：《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：超导现象自发现以来一直是凝聚态物理领域的焦点之一。铁基超导体作为第二类高温超导家族,近十年来得到了广泛深入的研究,其中的热点之一就是铁硒薄膜材料。而重费米子材料作为最早被发现的“高温”超导体,在强关联体系和非常规超导的研究方面是一个非常重要的领域。本论文利用角分辨光电子能谱技术,对稀土元素掺杂的“122”体系的(Ca,Pr)Fe_2As_2铁基超导体、分别用分子束外延方法和脉冲激光沉积的方法制备的铁硒薄膜材料,以及CePt_2In_7重费米子材料的电子结构进行了研究。本文主要包括以下内容:1.介绍了超导的发现以及高温超导体的发现及发展,铜氧化物高温超导体的晶体结构、电子相图以及电子结构,着重介绍了与本文密切相关的铁基超导体和重费米子材料。2.介绍了角分辨光电子能谱的原理和实验技术,并详细介绍了本研究组实验室现有的4台真空紫外激光角分辨光电子能谱仪设备。3.利用高分辨角分辨光电子能谱对(Ca,Pr)Fe_2As_2铁基超导体在高温四方相和低温塌缩四方相的电子结构进行了研究。通过测量相变温度上下的能带结构和费米面形状,观察到了塌缩相变导致的能带重构,并发现这个剧烈的能带重构遵循“磁滞回线”型的演化过程。低温下费米面上未发现有能隙打开,说明在(Ca,Pr)Fe_2As_2中观察到的高达47 K转变温度的超导并不是体超导,塌缩四方相与观察到的超导之间没有关系。4.铁硒薄膜是铁基超导领域近几年炙手可热的研究课题。对MBE方法生长的3UC-FeSe/SrTiO_3薄膜进行了退火和蒸钾的一系列处理,在此过程中利用角分辨光电子能谱探测了电子结构的演变,发现了从N相过渡到S相的变化趋势。通过温度依赖的实验,确定了其向列相转变温度约为160 K左右,与之前总结的向列相转变温度随层厚增加而降低的结论相吻合。5.研究了激光脉冲沉积(PLD)方法制备的FeSe/CaF_2薄膜的电子结构和超导电性。在制备过程中,根据Fe与Se原子配比的不同得到一系列不同的FeSe/CaF_2薄膜样品,它们具有不同的超导转变温度。选取了超导转变温度分别为4 K、9 K和14 K的三种FeSe/CaF_2薄膜样品进行了电子结构的研究,发现其Γ点的能带结构大致相同,但M点处能带色散表现出不同。通过三种样品M点处空穴型能带的劈裂大小的对比,发现了向列相与超导之间存在竞争。与MBE生长的20UC-FeSe/SrTiO_3薄膜进行比较,发现二者电子结构相似。对超导温度为4 K和14 K两种FeSe/CaF_2薄膜样品进行蒸钾,通过增加电子掺杂浓度,实现了N相到S相的转变。6.通过角分辨光电子能谱对重费米子材料CePt_2In_7电子结构进行了首次测量,并对其电子结构开展了详细的能带计算。在CePt_2In_7中观察到了清晰的能带结构和费米面,并和能带计算具有很好的一致性。结果表明,在CePt_2In_7中能带重整效应很弱。通过与同家族CeCoIn_5电子结构的比较,发现其能带重整效应约为CeCoIn_5的一半。
[Abstract]:In this paper , the electron structure of Fe _ 2As _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2Fe _ 2As _ 2 was studied .

【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】：O511.3

【参考文献】