鎳硒超導(dǎo)體(CsNi2Se2、TlNi2Se2-xSx)的超導(dǎo)電性和狄拉克材料BaMnBi2的量子輸運(yùn)研究.pdf

1、本論文主要分為三個(gè)部分。第一部分內(nèi)容為:作者成功合成了新型鎳基超導(dǎo)體CsNi2Se2，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、輸運(yùn)性質(zhì)和磁性質(zhì)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CsNi2Se2單晶具有和BaFe2As2相似的結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度約為2.7K，但與其他鎳砷超導(dǎo)體不一樣的是它具有很大的索末菲系數(shù)γn(～77.9mJ/mol· K-2).并且在超導(dǎo)態(tài)，作者發(fā)現(xiàn)零場(chǎng)的電子比熱數(shù)據(jù)Ces(T)(0.5K≤T≤2.7K)可以很好的利用兩帶BCS理論進(jìn)行擬合，表明C

2、sNi2Se2晶體的多帶特性。最后利用第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)在這些鎳硒超導(dǎo)體中較大的γn可能是由費(fèi)米面上較大的態(tài)密度引起的。
　　第二部分研究?jī)?nèi)容為:在TlNi2Se2單晶中發(fā)現(xiàn)多帶超導(dǎo)電性之后，成功的合成了一系列摻S的TlNi2Se2-xSx(0.0≤x≤2.0)單晶，并對(duì)這一系列的晶體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、輸運(yùn)性質(zhì)和磁性質(zhì)的系統(tǒng)測(cè)量。X射線衍射結(jié)果表明，TlNi2Se2-xSx的晶胞參數(shù)a和c都隨著S摻雜濃度的增加而單調(diào)減小，表明有一個(gè)正的

3、化學(xué)壓力;所有摻S樣品在低溫時(shí)都呈現(xiàn)超導(dǎo)電性，并且其電子比熱系數(shù)都比其他鎳砷超導(dǎo)體要大的多，呈現(xiàn)出重電子行為。在外加磁場(chǎng)下，發(fā)現(xiàn)電子比熱系數(shù)γN(H)與磁場(chǎng)關(guān)系曲線隨著TlNi2Se2-xSx中S含量的增加而發(fā)生改變，說明這系列超導(dǎo)體中可能存在的多帶特性;在所有S摻雜樣品中，TlNi2Se2-xSx的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc與樣品的無序程度（由剩余電阻率（RRR）表征）存在緊密的關(guān)聯(lián).因此TlNi2Se2-xSx系統(tǒng)為研究多帶超導(dǎo)體的無序效應(yīng)提

4、供了一個(gè)很好的平臺(tái)。
　　第三部分成功生長(zhǎng)出了BaMnBi2的單晶，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、輸運(yùn)性質(zhì)和磁性質(zhì)的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)BaMnBi2在低溫時(shí)存在明顯的量子震蕩效應(yīng)，對(duì)量子震蕩的分析結(jié)果表明其具有兩個(gè)共振頻率、很小的費(fèi)米面、很小的回旋質(zhì)量、很高的遷移率、以及為零的貝里相位，這些結(jié)果與第一性原理計(jì)算得到的能帶結(jié)構(gòu)相比較，證明了BaMnBi2費(fèi)米面上存在兩個(gè)類Dirac錐結(jié)構(gòu)，從而存在Dirac費(fèi)米子;但與其他具有Dirac錐結(jié)構(gòu)的

5、化合物如graphene相比，由于存在很強(qiáng)的自旋-軌道耦合，BaMnBi2費(fèi)米面上的兩個(gè)狄拉克錐的尖端發(fā)生了劈裂，從而出現(xiàn)了一個(gè)能隙，導(dǎo)致其出現(xiàn)一個(gè)為零的貝里相。除此以外，還開展了對(duì)BaMnBi2加壓效應(yīng)的研究.非常有意思的是，在所能加到的最高壓力2.58GPa下，在低溫時(shí)的電阻測(cè)量發(fā)現(xiàn)了一個(gè)Tc=4K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并且經(jīng)外推得到其零溫時(shí)的上臨界場(chǎng)高達(dá)7T，接近了其泡利極限HP=1.84Tc=7.2 T。此外，在低溫時(shí)通過外加磁場(chǎng)抑制超導(dǎo)