论文部分内容阅读
本论文简要描述了超导物理的发展,详细综述了高温超导体的PPC和PIS效应研究进展。并利用液氮淬火方法获得了不同氧含量的一系列YBa2Cu3O6+x样品;使用X射线衍射手段分析了样品的结构特征:利用正电子湮没技术深入研究了光辐照YBa2Cu3O6+x样品的电子结构和电输运性质;利用碘滴定方法准确地测定了样品的氧含量。全文共分以下五个部分:
超导物理研究历史:从Onnes发现超导电性到Bednordz的高温超导体,从常规超导体的发展到高温超导体的探索,从同位素效应、比热测量到角分辨光电子谱实验都做了简要的回顾。并就BCS理论所面临的挑战及目前流行的自旋波模型和RVB理论作了进一步探讨。对s波对称性的传统超导体做出解释的BCS理论的建立离不开众多理论的推动和发展。如Gorter-Casimir的相变热力学和二流体模型,London兄弟的电动力学,Pipparde的非局域理论和Ginsberg-Laudau理论等。揭示超导起源的电子比热实验、同位素效应实验和超导能隙实验为其提供了坚实的实验基础。BCS理论是一个弱耦合理论,尽管经过Eliaberg的发展,使其可应用于强耦合系统,但在铜酸盐高温超导体面前仍然显得无能为力,与此同时还经受着MgB2的冲击。实际上,寻求解释高温超导体超导电性机理必须面对两个基本物理问题:(1)高温超导体的基态与传统超导体的BCS基态是相容的,还是具有奇异性质的新基态;(2)电荷载流子之间的有效相互作用是来自于传统超导体的电-声相互作用,还是应该寻找别的相互作用机制。
PPC和PIS研究进展:激光辐照氧缺陷的YBa2Cu3O6+x后,其电阻减小,超导转变温度提高,甚至在低温可诱导超导电性,这种光诱导态在室温可持续几天。这一点与常规超导体不同,光照抑制常规超导体的超导电性。就此进行对比研究将对高温超导电性机理探索起着重要作用。目前的光致电荷转移和光助氧有序模型,成功地解释了大部分实验现象,但还存在不完善的方面。
采用固态反应方法制备了一系列YBa2Cu3O6+x样品,为了得到不同的氧含量,采取400-900℃液氮淬火。用XRD手段对样品进行结构分析,结果表明样品单相性很好,无杂峰存在。400-700℃退火的样品为正交相,850-900℃淬火的样品为四方相。
PPC和PIS的正电子研究:正电子湮没研究白光辐照后YBa2Cu3O6+x样品,结果表明正电子短寿命τ1和长寿命τ2光照后迅速减小,这些可能与光照后氧有序排列有关;另一个特点是寿命的减小很快达到饱和,这可能与室温的热致无序相关。正电子寿命的减小量随氧含量变化关系研究表明,随着氧含量的增加寿命τ1减小量是逐渐变大的,而寿命τ2的减小量是逐渐变小的,因此光照后氧有序和电荷转移在其中是共同起着重要作用。τ1和τ2的减小量随氧含量的变化关系研究表明,τ1的减小量随氧含量的增加而增加,但τ2的减小量随氧含量的变化与τ1相反,正好随氧含量的增加而减小。这些奇异特性可以用氧有序和氧空位电子束缚模型来解释。正电子寿命τ1主要反映正电子在完整晶格中的湮没,链层氧越多越容易形成有序,因此氧含量多的样品其τ1的减小量变化越明显。τ2主要反正电子在缺陷处的湮没,其减小量随氧含量增大的减小,主要是由于氧含量大的样品中,其氧空位少所引起的。
碘滴定法测定氧含量:利用氧含量的最基本的测定方法之一碘滴定法测定了所制备的样品的氧含量,主要结果是:400,600,650和700℃淬火的样品的氧含量分别是6.892,6.702,6.594和6.550,与Jorgensen等人用中子衍射法所的结果很好地一致。