KxFe2-ySe2单晶与VTe2单晶的输运性质研究

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在纯金属中,电阻随温度降低而不断变小,这是因为晶格振动的减小导致电子在晶体中可以更加自由地迁移。但是由于晶体中杂质缺陷不可避免会存在,因此低温下会有剩余电阻。然而低温下的电阻行为在一些材料中变化显著。比如在常规超导体中,电阻在临界温度之下会突然消失,出现零电阻。另外在Kondo材料中,由于含有磁性杂质,电阻在低温端反而会随温度下降而上升。这两种材料之间有个共同的特点,即低温下都会破坏原有的费米液体基态,形成了自旋单态。相比于上世纪七十年代就彻底理解的Kondo效应,高温超导机理目前还不是十分清楚。2008年,铁基超导体的发现使得非常规超导研究迎来了新一轮热潮。在本文中的引言部分首先介绍了常规超导体的基本特征与理论描述,然后介绍了铜氧化物超导体与铁基超导体的发展简史和研究现状。最后对低场下两带模型的磁电阻与霍尔效应做了简单推导。在第二章中,我们详细介绍了铁基超导体的制备方法、测量方法以及相关物性研究,主要包括FeSel-xTex体系单晶、经过不同热处理的KxFe2-ySe2单晶、Ba1-xKxFe2As2体系和NaFe1-xCoxAs体系。基于这些高质量样品,我们开展了卓有成效的国际合作。在第三章中,我们制备了经过不同热处理的KxFe2-ySe2单晶样品,通过输运、磁化、X射线衍射、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜等多种测量手段,研究了KxFe2-ySe2样品中微观结构与超导电性之间的联系,认定了材料的超导相以三维网络状的细丝形态存在,并推论超导的母体相可能是由Fe空位形成的(?)×(?),而这种有序平行四边形结构组成,即K2Fe7Se8相。在第四章中,我们研究了经过淬火的KxFe2-ySe2单晶的正常态输运性质。最近KxFe2-ySe2单晶的角分辨光电子能谱实验发现存在轨道选择性的Mott相。受这一实验启发,我们测量了样品的磁致电阻与霍尔效应,发现Kohler定则只在80 K以下适用。利用两带模型分析霍尔效应数据,我们发现在65 K以下该材料中可能打开了一个能隙,在65 K以上可以按从低温金属态到高温轨道选择性的Mott相的转变这一图像理解。在第五章中,我们首先对Kondo效应做了简要介绍。我们利用KCl作助熔剂,成功合成了VTe2单晶,并研究了其输运性质。我们发现其电阻率在低温端上翘,我们通过不同磁场方向下磁阻的测量,排除了弱局域化效应。我们对负磁阻进行分析,认为局域的V磁矩是Kondo杂质的来源。通过磁阻以及磁场下的电阻率-温度变化关系,我们更加确定了该系统的Kondo效应,并进行了良好的拟合。最后我们发现在强磁场下,Kondo效应被完全压制,系统变为费米液体。因此我们在此二维系统中发现了磁场诱导的从Kondo效应到费米液体的转变。最后对全文进行了总结。
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