电子型高温超导体Nd<,2-x>Ce<,x>CuO<,4>单晶的X射线光电子谱研究

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电子型铜氧化合物高温超导体RE2-xCexCuO4±δ(RE=Nd,Sm,Pr,La),单纯的Ce掺杂并不能引起超导,超导只有在对样品经过合适的退火处理后才能出现。对于这一性质,物理学家们进行了很多相关的理论和实验的研究,但是去氧退火引起超导的机制长期以来一直是争议的问题。   在本论文中,我们利用X射线光电子谱对不同退火条件下的电子型高温超导体Nd2-xCexCuO4单晶进行研究和探索,并提出退火过程能够去除过量氧,使传导电子退局域化而引起超导的观点。论文中还公开了所申请的中华人民共和国国家知识产权局的实用新型专利《一种热电势测量系统》,其中详细说明了热电势测量的技术细节。   第一章我们简述了高温超导体的历史,紧接着阐述了铜氧化物高温超导体的晶体结构、超导相图、热电势以及退火等相关理论,最后总结了一些目前铜氧化物高温超导体的超导理论。   第二章介绍了人们对高温超导铜氧化物的光电子谱的研究历史。其中解释说明了与铜氧化物等效的团簇模型,并列举了一些前人对Bi2212、Y123、以及R2-xCexCuO4系列铜氧化物的研究成果,最后简要介绍了光电子谱学的新技术。   第三章我们通过对不同退火条件下Nd1.85Ce0.15CuO4-δ单晶样品的X射线光电子谱测量,分析比较了Cu2p、Nd3d以及价带的XPS谱线。我们发现:Cu2p谱线中2p3/23d10和2p1/23d10态密度在退火之后明显地增加;Nd3d谱线在退火之后向低束缚能方向平移;最后在价带谱中发现随着退火时间的增加IM/IS比值及费米面附近态密度的变化,且在退火24小时后形成明显的费米边。Cu2p、Nd3d及价带谱的变化都可以在巡游电子的退局域化的理论框架内解释。我们提出退火过程能够去除未退火样品中引起无序势的过量氧,使传导电子退局域化而引起超导。   第四章实用新型专利公开了一种热电势测量系统,该系统包括温度测量及热电势测量装置、数据处理装置和温度控制装置。其中,温度测量及热电势测量装置进一步包括噪声滤除装置、温度计等,该装置通过GPIB总线与数据处理装置相连接,数据处理装置通过数字-模拟信号转换卡连接到温度控制装置,温度控制装置进一步包括加热器、电压信号放大装置和电流信号放大装置等。本实用新型提供的热电势测量系统测量时间更短,并且其温度变化是准连续的,可以直接测量不同变温速率对材料的热电势的影响。
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