氧化钛薄膜制备及物性研究
发布时间：2021-08-09 04:05
由于过渡金属外层电子的多样性,其氧化物具有丰富的物理性质,广泛应用于半导体、催化、传感器、磁存储、发光材料、太阳能、燃料电池、锂电池、超级电容器、生物传感、无机颜料、热电以及超导等领域。特别是在超导领域中,过渡金属氧化物涌现出了种类繁多的超导体系和奇特的超导性质,对超导研究起到了至关重要的推动作用。其中以钛元素为基础形成的钛基氧化物超导体尤为突出,例如首次发现的氧化物超导体以及首次发现的界面超导体都是钛基氧化物。最近,钛基氧化物中的氧化钛超导体吸引了研究人员的目光,包括TiO、Ti2O3、γ-Ti3O5和Ti4O7,这种氧含量变化范围如此大的超导体值得更深入的研究。并且,只由钛和氧元素构成的氧化钛超导体排除了其它元素的干扰,更有利于从本质上理解钛基氧化物超导体系的各类现象和机理。本论文以氧化钛超导体为研究对象,对其超导性质和超导现象进行了深入的研究。在第一章中,我们重点介绍了氧化钛超导体的种类和物理性质,分析了超导与铁磁的相互作用以及超导体中的量子相变,最后概述了激光诱导横向电压的发展历程和应用价值。在第二章中,我们通过脉冲激光沉积技术,采用金属钛靶在α-Al2O3（0001）单晶衬底...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２氧化钛体系的相图
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第一章氧化钛超导体系以及相关的物理现象??（ｒｃ，ｃｍＳｅ〇约为５．５?Ｋ，且根据零场冷曲线在２?Ｋ时的磁化率估计样品的超导体积分??数约为８８?％；?（ｃ）图显示了温度２?Ｋ下明显的第二类超导体的抗磁曲线，并且样??品的下临界场（／／ｃｌ）为１８０?Ｏｅ。图１．４（ｄ）是零磁场下样品电阻率随温度从２?Ｋ到??３００?Ｋ的变化曲线，可以看到在５．５?Ｋ左右有一个明显的电阻率转变，当达到零??电阻率时温度为２．８Ｋ，与磁化曲线的结果一致。图１．４（ｄ）的插图是外加０Ｔ到２??Ｔ的磁场下样品电阻率和温度的关系曲线。随着磁场的增加，尺逐渐变小，当超??过１．５?Ｔ时，样品超导转变完全消失变为正常态。根据曲线可以得到样品上临界??场（风２）与温度的关系，通过Ｗｅｒｔｈａｍｅｒ－Ｈｅｌｆａｎｄ－Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ（ＷＨＨ）理论［２６］外推出??温度为０?Ｋ时上临界场／／ｅ２（０）为８．５８?Ｔ。??⑷?Ｉ?（ｂ、］????Ｉ?ＰＩ＞Ｆ：?＃８９－３６６０?．?，??－ＺＳＬ?＾?ＺＦＣ??４?ｒ?？？?？?ＦＣ??Ｊ?＝?ｔ?￣?？??１?一?５?？?｜?Ｉ?／?５〇ｅ??＇?ｐ：Ｓ：?．?｜?＾?／????１，１?．?，１，?，?Ｊ１１．，．?１，?－?Ｊ?，，，，，，，，，??Ｉｆｔ?２（１?３０?４０?５０?Ｗ？?７８?８０?３６?３８?２?３?４?Ｓ?＜？?７?８?９?！０?Ｈ??，、?２Ｔｈｅｔ？?（ｄｅｇ．）?Ｔ?（Ｋ）??（ｃ）２＇＂Ｔ５ｔ—１?１?（ｄ）???１??：．：．ｇ＇?－ｓ＇?：??ｉｌ：?：?ｒ－?＊?ｊ?＊?＞：．＇－ｖ??ｉ＾＾?ｒ?ｉ－
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维晶体中的高温超导与量子格里菲斯奇异性[J]. 叶树森,李佳宸,王健. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(08)
本文编号：3331330
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２氧化钛体系的相图
卜〇，Ｗ?ｆ＾．０?ＴｉＯ，?〇．５０’?／？？？？￥?ｉ??＾Ｃ．６－?ｉ?Ｉ?ｊ?！?．?＼??Ｓ?ｆ?ｆ?／－?ｇ?＿?／?＼??ｌ?？?ｉ?Ｉ?？?＾?０．１０?？：?；??ｉ?ｔ?ｆ?ｆ?．?／?１?ｉ??Ｓ〇，－?；?／?ｉ?Ｉ?°－０５－?＾?－?Ｉ??＾．．?０：４?＾?〇，￣＾—ｄ?，丨?Ｉ??ＴＥＭＰＥＳＡＴ＾Ｅ?ＣＫ）?ＵＡｊｌ?〇．ｇ?〇．９￣〇）?１．１?１．２??Ｏｘｙｇｅｎ／Ｔｉｔａｎｉｕｍ?Ｒａｔｉｏ??图１．３岩盐结构ＴｉＯ的结构和电输运性质随氧含量的变化关系。（ａ）晶格常数随氧含量的变??化；（ｂ）不同氧含量ＴｉＯ的电阻率随温度的变化曲线；（ｃ）不同氧含量ＴｉＯ的磁化曲线随温度??的变化曲线；（ｄ）超导转变温度７；随氧含量的变化。图片取自［５］。??随着材料制备技术的发展，最近Ｆ．?Ｑ．?Ｈｕａｎｇ等人［２５］制备出了超导电性增强??的ＴｉＯ块材。他们开发了一种新的固态化学方法，把ＫＣ１０４和Ｔｉ粉末按照１：１??的摩尔比封装在一个真空密封的石英管中，然后在温度１２７３?Ｋ下进行烧结，高??纯ＫＣ１０４分解提供氧气供Ｔｉ反应生成ＴｉＯ和ＫＣ１。然后对得到的ＴｉＯ样品进行??结构、磁性和电学表征，如图１．４所示。图１．４（ａ）展示了?ＴｉＯ粉末样品的Ｘ射线??衍射（ＸＲＤ）图谱，图谱显示有５个和ＴｉＯ标准卡片ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．?８９－３６６０相近的主??峰，并通过主峰的角度利用布拉格衍射公式算出晶胞参数为４．２２８?Ａ。图１．４（ａ）的??插图是立方岩盐结构ＴｉＯ的晶胞结构示意图，红色小球为〇原子，粉色大球为??Ｔｉ原子，通过热重量分析得到〇
第一章氧化钛超导体系以及相关的物理现象??（ｒｃ，ｃｍＳｅ〇约为５．５?Ｋ，且根据零场冷曲线在２?Ｋ时的磁化率估计样品的超导体积分??数约为８８?％；?（ｃ）图显示了温度２?Ｋ下明显的第二类超导体的抗磁曲线，并且样??品的下临界场（／／ｃｌ）为１８０?Ｏｅ。图１．４（ｄ）是零磁场下样品电阻率随温度从２?Ｋ到??３００?Ｋ的变化曲线，可以看到在５．５?Ｋ左右有一个明显的电阻率转变，当达到零??电阻率时温度为２．８Ｋ，与磁化曲线的结果一致。图１．４（ｄ）的插图是外加０Ｔ到２??Ｔ的磁场下样品电阻率和温度的关系曲线。随着磁场的增加，尺逐渐变小，当超??过１．５?Ｔ时，样品超导转变完全消失变为正常态。根据曲线可以得到样品上临界??场（风２）与温度的关系，通过Ｗｅｒｔｈａｍｅｒ－Ｈｅｌｆａｎｄ－Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ（ＷＨＨ）理论［２６］外推出??温度为０?Ｋ时上临界场／／ｅ２（０）为８．５８?Ｔ。??⑷?Ｉ?（ｂ、］????Ｉ?ＰＩ＞Ｆ：?＃８９－３６６０?．?，??－ＺＳＬ?＾?ＺＦＣ??４?ｒ?？？?？?ＦＣ??Ｊ?＝?ｔ?￣?？??１?一?５?？?｜?Ｉ?／?５〇ｅ??＇?ｐ：Ｓ：?．?｜?＾?／????１，１?．?，１，?，?Ｊ１１．，．?１，?－?Ｊ?，，，，，，，，，??Ｉｆｔ?２（１?３０?４０?５０?Ｗ？?７８?８０?３６?３８?２?３?４?Ｓ?＜？?７?８?９?！０?Ｈ??，、?２Ｔｈｅｔ？?（ｄｅｇ．）?Ｔ?（Ｋ）??（ｃ）２＇＂Ｔ５ｔ—１?１?（ｄ）???１??：．：．ｇ＇?－ｓ＇?：??ｉｌ：?：?ｒ－?＊?ｊ?＊?＞：．＇－ｖ??ｉ＾＾?ｒ?ｉ－
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维晶体中的高温超导与量子格里菲斯奇异性[J]. 叶树森,李佳宸,王健. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(08)
本文编号：3331330
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