极端条件下的电阻和比热测量及其在强关联电子材料中的应用

发布时间：2017-05-07 06:01

  本文关键词：极端条件下的电阻和比热测量及其在强关联电子材料中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在强关联电子体系中,压力和磁场是研究超导与磁性、电荷密度波和结构相变相互作用的重要调控参量,对揭示非常规超导机理、建立普适的量子相变理论具有至关重要的作用。低温、高压、强磁场等综合极端条件下的物性测量则是澄清这些物理问题的基础。本论文内容涉及极端条件下实验方法的发展及其在强关联电子体系中的应用,具体包括：(1)发展了极低温条件下的电阻和比热测量,包括交流法和直流法电阻测量以及热弛豫法、双斜率法以及交流量热法的比热测量,并将交流电阻和交流比热测量方法推广到高压、强磁场等极端条件,促进了对强关联电子体系物理性质的研究和理解。(2) CeIrIn5可能位于反铁磁量子临界点附近,Ir/Cd掺杂可增强该体系的磁性,诱导长程磁有序,从而偏离量子临界点。通过研究了Cd掺杂的CeIrIn5在外加压力和磁场下的低温电阻和比热的测量,我们发现外加压力逐渐抑制反铁磁长程序,并导致超导在低温突然出现。通过对正常态电阻行为的分析并结合CeIrIn5的压力-温度相图,我们发现Cd掺杂的CeIrIn体系在压力下可能不存在通常的反铁磁量子临界点。这表明了在常压下Cd杂质周围由于冻结反铁磁涨落而形成自旋液滴,其尺寸可比拟Cd原子的间距时形成了长程反铁磁序。该实验现象为理解CeIrIn5的超导起源提供了重要实验证据。(3) Ce2PdIn8与CeIrIn5等Ce-115化合物同属于重费米子家族CenMmIn3n+2m。为了研究该材料的超导序参量对称性,我们测量了Ce2PdIn8在低温的转角比热,发现该材料呈现出较弱的二重对称性。我们分析了该实验结果产生的可能原因。(4) EuBiS2F是最近发现的一类新型层状超导材料。随着温度下降,该化合物在270K附近经历一个电荷密度波类型的相变,并在0.3K发生超导转变。通过压力下的电阻和X射线衍射谱测量,我们发现EuBiS2F的超导转变温度在1.5GPa左右剧增,并伴随着结构相变以及高温电荷密度波的消失。这些实验结果表明,EuBiS2F以及类似的BiS2超导中存在两类不同的超导相,分别对应于不同的晶体结构。
【关键词】：高压 比热 超导 重费米子 BiS_2超导
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O469
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-43
• 1.1 强关联电子体系简介12-15
• 1.2 压力效应在关联电子材料中的研究概述15-30
• 1.2.1 压力效应在重费米子体系中的研究15-24
• 1.2.2 压力效应在超导材料中的研究24-30
• 1.3 固体比热30-41
• 1.3.1 比热基本理论31-36
• 1.3.2 重费米子的比热36-38
• 1.3.3 超导体的比热38-41
• 1.4 本文的组织结构和创新点41-43
• 第二章 实验方法43-96
• 2.1 极端条件的实现43-51
• 2.1.1 低温的获取43-45
• 2.1.2 高压的实现45-50
• 2.1.3 磁场的获取50-51
• 2.2 温度计校准51-62
• 2.2.1 低温温度计概述52-54
• 2.2.2 温度计磁场下的校准54-56
• 2.2.3 无封装温度计校准56-60
• 2.2.4 稀释制冷机下温度计校准60-62
• 2.3 电阻测量方法62-67
• 2.3.1 四引线法测电阻63-64
• 2.3.2 直流法测电阻64
• 2.3.3 交流法测电阻64-67
• 2.4 低温比热测量方法67-86
• 2.4.1 比热测量方法概述67
• 2.4.2 非绝热法比热测量原理67-73
• 2.4.3 比热测量装置73-81
• 2.4.4 比热测量装置的低温调试和应用81-86
• 2.5 压力下比热测量86-94
• 2.5.1 压力下比热测量方法86-90
• 2.5.2 调试与可靠性验证90-94
• 2.6 转角比热测量94
• 2.7 本章小结94-96
• 第三章 Cd掺杂CeIrI_5压力下的研究96-113
• 3.1 引言96-98
• 3.2 样品的制备和表征98-99
• 3.3 实验结果99-104
• 3.3.1 压力下的电阻和比热测量99-101
• 3.3.2 压力下的上临界磁场测量101-104
• 3.4 结果分析与讨论104-111
• 3.5 本章小结111-113
• 第四章 Ce_2Pd0In_8转角比热的研究113-118
• 4.1 引言113-114
• 4.2 样品的制备与表征114-116
• 4.3 实验结果与讨论116-118
• 第五章 EuBiS_2F压力下的研究118-128
• 5.1 引言118-119
• 5.2 样品的制备和表征119-120
• 5.3 实验结果120-125
• 5.3.1 EuBiS_2F压力下的电阻120-124
• 5.3.2 EuBiS_2F压力下X射线衍射结果124-125
• 5.4 分析与讨论125-127
• 5.5 本章小结127-128
• 第六章 总结与展望128-130
• 附录 铅的超导转变温度与压力对应表130-132
• 参考文献132-143
• 攻读博博士学位期间发表的文章列表143

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