层状过渡金属硫族化合物的超导电性研究

论文摘要

寻找新的超导体以及理解其机理一直以来都是凝聚态物理中的前沿课题。过渡金属硫族化合物拥有庞大的成员以及丰富的物理性质,其中也有不少是超导体,是一个探索新超导体及多种有序态相互关系的极佳的系统。本文中主要研究了其中两个体系:层状过渡金属二硫化物以及晶格失配层状化合物,并对其中发现的三个新超导体:4Ha-Ta1.03Se2和（SnSe）1.16（NbSe2）n（n=1,2）进行了细致的结构和物性研究。本论文由五个章节构成。第一章绪论对层状过渡金属二硫化物以及晶格失配层状化合物这两个体系的结构以及其中出现的超导体进行了详细的综述。第二章介绍了主要的实验方法。第三章到第五章是本文的主要工作。我们取得的主要创新性成果如下:（1）我们用I2作为输运剂,用化学气相输运法成功合成了 4Ha-Ta1.03Se2单晶,并在这个晶型中发现了 Tc约为2.7K的超导电性,以及在106K附近出现的电荷密度波（CDW）相变。此外一种很特殊的层错被发现,或许是样品各向异性增强的原因。μ0Hc2ab（0）/Tc=4.48,这个值在目前已知的TaSe2各类晶型结构的超导体中是最大的,Hc2ab（0）是Pauli顺磁极限的2.44倍,其原因可能与插层增强的SOC有关。λe-ph=0.69表明其依旧是个中等耦合的超导体。此外,N（EF）只有1.53state/eV f.u.,比其他掺杂或插层后超导的TaSe2要低,但依旧与其具有相当的超导Tc,表明4Ha的结构或许对TaSe2的超导有利。这是首次对于4Ha结构的TaSe2的详细物性研究。（2）我们用SnCl2作为输运剂,用化学气相输运法成功合成了大块的晶格失配层状化合物（SnSe）1.16（NbSe2）的单晶,并首次发现了其中的超导,其Tc约为3.4K。超导抗磁百分比接近100%,说明了其体超导性。面外和面内的Hc2（0）分别约为4.53 T和7.82 T,特别是对于面内,其Hc2（0）超出了 Pauli顺磁极限,这可能和在比热和Hc2的测量中都看到的明显的多带效应有关。此外其电声耦合强度λe-ph约为0.80。我们的工作证明了（SnSe）1.16（NbSe2）是一个多带的BCS超导体。（3）我们用SnBr2作为输运剂,用化学气相输运法成功合成了 一种新的具有n=2结构的晶格失配层状化合物:（SnSe）1.16（NbSe2）2的单晶,并在其中观察到Tc约为4.9K的超导。在比热测量中,我们得出其λe-ph约为0.96,比较接近强耦合了。电声耦合强度的上升以及电荷转移的减少是其Tc相比（SnSe）1.16（NbSe2）上升的主要原因。面外和面内的Hc2（0）分别约为3.4T和15.5T,其中Hc2ab（0）/HP=1.74,在晶格失配层状化合物超导体里是比较大的。Hc2的增强可能与多带效应以及二维特性的增强都有所关联。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 缩写、符号清单、术语表
• 1 绪论
•   1.1 超导理论简介
•     1.1.1 超导唯象理论
•     1.1.2 BCS理论
•   1.2 层状过渡金属二硫化物
•     1.2.1 层状过渡金属二硫化物的结构
•     1.2.2 层状过渡金属二硫化物的超导电性
•   1.3 晶格失配层状化合物
•     1.3.1 晶格失配层状化合物的结构
•     1.3.2 晶格失配层状化合物的超导电性
• 2 实验方法
•   2.1 样品生长方法
•     2.1.1 固相反应法
•     2.1.2 化学气相输运法
•   2.2 样品表征方法
•     2.2.1 X射线衍射
•     2.2.2 X射线能谱分析
•     2.2.3 透射电子显微镜和聚焦离子束
•     2.2.4 电阻率和Hall测量
•     2.2.5 磁性测量
• 1.03Se₂的超导电性'>3 4Ha-Ta_1.03Se₂的超导电性
•   3.1 引言
•   3.2 实验方法
•   3.3 实验结果与讨论
•   3.4 本章小结
• 1.16（NbSe₂）的超导电性'>4 晶格失配层状化合物（SnSe）_1.16（NbSe₂）的超导电性
•   4.1 引言
•   4.2 实验方法
•   4.3 实验结果与讨论
•   4.4 本章小结
• 1.16（NbSe₂）₂的超导电性'>5 晶格失配层状化合物（SnSe）_1.16（NbSe₂）₂的超导电性
•   5.1 引言
•   5.2 实验方法
•   5.3 实验结果与讨论
•   5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 发表文章目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 白桦

导师: 许祝安

关键词: 超导电性,过渡金属二硫化物,晶格失配层状化合物,多带效应,顺磁极限

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 浙江大学

分类号: O511

总页数: 94

文件大小: 8500K

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