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自铜氧化物高温超导体发现以来,探究层状化合物成了寻找高温超导体的重要途径。高温超导体家族的另一个成员铁基超导体的发现再次把层状化合物推向了超导研究工作的中心。在铜氧化物超导体中,铜氧面[CuO2]是超导活性层。在铁基超导体中,则形成正方格子的铁(Fe)面以及上下夹着铁面的硫族原子或(和)磷组原子X组成的三明治型结构超导活性层。因此寻找含有3d过渡金属层状结构的化合物成了高温超导体探索热点。在这些化合物中,压制反铁磁或密度波等与超导态竞争的有序态后,可以引发超导电性。本论文中,主要讨论几种新的层状3d过渡金属混合阴离子化合物的合成、结构表征、物性研究及可能的超导电性的探索。我们通过固相反应法及软化学法制备了反铁磁金属Ba2Ti2Cr2As4O以及含有[V20]面的 Rb1-δV2TeO(δ ≈ 0.2)、Rb1-xV2Te2O、V2Te2O 和 AV2Ch2O(A = Cs,Ch = Te;A=Rb,CA=Se,S;K,Ch =Te,Se,S)等层状3d过渡金属混合阴离子化合物,并研究了其结构及物性。1.Ba2Ti2Cr2As4O:Ba2Ti2Cr2As4O的结构属于体心四方晶系,空间群为I4/mmm(No.139),可以看作由BaCr2As2和BaTi2As2O交替堆叠而成,并且Cr原子和Ti原子之间存在互占位现象。Ba2Ti2Cr2As4O在电阻测量上呈金属性行为,磁化率测量表明其在350K附近发生与[Cr2As2]层相关的反铁磁转变。没有观测到与[Ti2As20]层相关的异常。在2K以上没有观测到超导电性,这可能与Ti与Cr之间的互占位有关。2.Rb1-δV2Te2O(δ≈0.2):Rb1-δV2Te2O 为四方结构,空间群为P4/mmm(No.123),由反[CuO2]面型[V20]面和硫族元素组成的三明治型活性层及层间的阳离子构成。整体上,此材料呈金属性行为,以空穴型载流子为主。输运、磁化率以及热学测量结果表明,Rb1_δV2Te2O(δ ≈ 0.2)在 100 K 附近发生弱金属-金属转变(metal-to-metal transition,MMT),但在低温XRD谱精度范围内没有观测到结构相变的迹象。电子结构计算结果表明,费米能级附近V-d电子的贡献占主导地位,并且存在dyz和dx2轨道极化。因此Rb1-δV2Te2O基态可能是轨道或自旋密度有序态。我们通过Rb缺位的方法对[V2O]面进行空穴掺杂,制备出了 一系列Rb1-xV2Te2O(x = 0.05,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35)多晶样品。随着x增大,MMT逐渐往低温移动并消失,并且Ch-V-Ch夹角亦逐渐接近90°。我们在0.3K以上没有发现超导相变。3.V2Te2O:通过拓扑去插层方法,我们成功去掉了 Rb1-xV2Te2O中所有的Rb,并得到了一种新的化合物V2Te2O。其为体心四方结构,空间群为I4/mmm。与母化合物Rb1-xV2Te2O相比,V2Te2O中相邻的[V2Te2O]层沿着(a +b)方向移动半个周期,在c方向上通过范德瓦尔斯作用耦合在一起。实验测量结果和理论计算结果表明,V2Te2O具有泡利顺磁性及较强的电子相互作用。虽然母化合物中的金属-金属相变已被完全压制,在0.03K以上依然没有观察到超导电性。4.AV2Ch2O(A = Cs,Ch = Te;A = Rb,Ch = Se,S;A = K,Ch = Te,Se,S):通过固相反应法合成出了一系列钒氧混合阴离子层状化合物,并研究了晶胞参数、电阻率及磁化率等物性。其中,AV2Ch2O(A = Rb,K,Ch = Se,S)基本上呈半导体(绝缘体)型行为,AV2Te2O(A = Cs,Rb,K)则表现为金属性行为。磁性质上则基本上表现为泡利顺磁性。在2K以上都没有发现超导电性。以上九个层状过渡金属混合阴离子新化合物兼具铜氧化物高温超导体[CuO2]面和铁基高温超导体活性层的结构特点。物性上也观测到了与高温超导体母体化合物相似的相变。然而,我们在以上新化合物中均没有观测到超导电性。