Sr3Ru2O7和LaFeAs1-xPxO体系热电效应的研究

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输运性质测量是探究材料中电子结构、各种低能激发态和内部散射机制的重要手段,被广泛应用于研究超导电性以及量子相变等行为。尤其是热电势,由于与费米面关于能量的导数密切相关,因此对于材料的电子结构十分敏感。在本论文中,我们主要通过热电势以及其他输运性质的测量研究了三个低维体系的电子态与物性,分别是:Ⅰ)Sr3Ru2O7体系的局域非中心对称和自旋-动量锁定现象;Ⅱ)LaFeAs1-xPxO两个超导区域之间可能存在的Lifshitz相变。Ⅲ)Nb2(Pd1-xRx)0.76S5(R=Ir,Ag)体系中,载流子浓度和可能的竞争序对于超导电性的影响。  Ⅰ)在量子材料中,自旋轨道耦合效应往往起着重要的作用,例如拓扑绝缘体的自旋轨道锁定现象就与自旋-轨道耦合相互作用密切相关。巡游电子体系局域的非中心对称理论研究表明具有钙钛矿结构的Sr3Ru2O7材料,由于其RuO6八面体的旋转效应,会产生一种自发的交错自旋-轨道耦合相互作用。当外加磁场沿着平面内某一方向时,Sr3Ru2O7材料的费米面会因此而发生重构现象。利用不同切割方向的单晶,我们通过转角磁阻和磁热电势的实验发现,当磁场沿着平面内的Γ-X方向时,其电阻率和热电势达到最小值,这与理论上预言的γ2能带上的能隙打开有关。此外,当磁场垂直于热流方向时,热电势即电子所携带的熵会极大的被抑制,说明在Sr3Ru2O7材料的部分费米面上存在着自旋-动量锁定现象,而这一现象也很有可能起源于材料的局域非中心对称性。  Ⅱ)通过对P掺杂的LaFeAs1-xPxO多晶样品输运性质的测量,我们建立了完整的相图,并发现该体系存在着两个超导区域。其第一个超导区域的最佳掺杂为x=0.3并且当P掺杂为x=0.5时,第一个超导区域的超导电性被完全抑制。当x>0.5时,第二个超导区域又逐渐出现,其最佳掺杂为x=0.7。虽然两个超导区域的最高Tc相差不多,但磁阻测量表明第一个超导区域的上临界磁场要明显高于第二个超导区域,预示着两个超导区域存在着重要的区别。进一步的能带计算和热电势测量都表明在这两个超导区域之间存在着一个Lifshitz相变。  Ⅲ)通过对Nb2(Pd1-xRx)0.76S5(R=Ir,Ag)体系电阻率和磁化率的测量,我们发现部分的Ir掺杂会使体系的超导电性得到增强,随后又迅速被抑制并最终出现费米液体的金属基态。相反,Ag的掺杂会使超导电性迅速消失。通过Hall系数的测量,我们认为Ir离子和Ag离子的掺杂分别向体系引入了空穴型载流子和电子型载流子,而它们对超导电性截然不同的影响表明在该体系中载流子浓度是调制超导的一个关键因素。此外,Nb2(Pd1-xRx)0.76S5(R=Ir,Ag)体系的超导相图呈穹顶状,这与高温铜氧化物和其他非常规超导体十分类似。因此,该体系是否像铜氧化物和铁基超导体那样存在着竞争序和量子临界点仍然值得我们进一步的探索和研究。
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