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本论文围绕钙钛矿结构的氧化物薄膜以及FeSe/FeTe/FeSe1-xTex薄膜展开,主要分为以下几个部分;
1.应力对生长在(001)SrTiO3衬底上的La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)薄膜的影响。薄膜在105K附近温度发生磁性和电性变化,这一变化来源于SrTiO3在此温度上的二级结构相变,我们对不同厚度薄膜的低场磁化率-温度曲线的研究表明,薄膜样品的磁化率改变是衬底结构相变和薄膜-衬底之间相互作用的结果。
2.自旋极化的准粒子注入效应对不同掺杂水平的Y0.8Ca0.2Ba2Cu3O7-δ(YCBCO)超导薄膜的影响。我们在SrTiO3(001)衬底上生长的Y0.8Ca0.2Ba2Cu3O7-δ/Ba0.7Sr0.3TiO3/La0.67Sr0.33MnO3(YCBCO/BST
/LSMO)多层膜样品,利用YCBCO易于通过退火条件调节掺杂水平的特点,获得了一系列掺杂范围从欠掺到过掺的不同掺杂水平超导层的自旋注入样品,使用同步脉冲电流的方式,令LSMO层中的自旋极化载流子隧穿到YCBCO层中形成准粒子注入,同时最大限度避免热效应对实验结果的影响。实验发现,随着掺杂的增加,超导被自旋极化的准粒子抑制的效率逐渐增大。对数据的进一步分析发现,抑制效率与超流密度密切相关,二者具有相似的温度依赖和掺杂依赖关系。
3.FeSex与FeSe1-xTex超导薄膜的制备和物性的研究。我们制备了单一c-轴取向、超导的FeSex薄膜,超导起始转变Txc,onset=11.8 K,零电阻温度Tc,0=3.4 K。系统地研究了样品的超导电性随Se/Fe元素比变化的规律,得到一个类似于高温超导dome形状的相图。我们进一步研究了x=0~1.0的一系列FeSe1-xTex超导薄膜的正常态输运性质,发现FeSe1-xTex薄膜电阻率随温度变化较为平缓,具有随温度降低先增大再减小的规律;Hall系数对温度有强烈的依赖关系,并且大部分样品的Hall系数都随温度变化出现变号,反映了多种载流子相互竞争,说明费米面附近有多个能带参与输运。
4.FeTe块材在常压和高压下都不超导,我们发现生长在MgO,STO,LSAT和LaAlO3衬底上的FeTe薄膜具有超导电性,起始转变温度为~13 K,零电阻温度为~9K。无论生长在通常意义上认为对薄膜材料施加张应力的MgO,STO和LSAT衬底上,还是施加压应力的LaAlO3衬底上,薄膜的c-轴晶格常数都比块材的小。同时,通过高分辨X射线衍射,从测得的薄膜面内晶格常数计算出了Fe-Te-Fe键角,我们发现,同精修得到的块材的键角相比,相应的薄膜的Fe-Te-Fe键角值都显著增大,并且键角大小与零电阻温度表现出一定的相关性。电阻率测量,以及磁化率和Hall系数随温度的变化表明块材中存在的~70K附近的一级相变在薄膜中被弱化,变得平缓。