中国科学技术大学高温超导物理研究新进展(1)(3)
2014-10-21 01:40
导读：Nd2-xCexCuO4±δ(NCCO)是电子型铜氧化物超导体中的一个代表性体系，随着Nd被Ce的取代，电子被注入到CuO2面上，一个很明显的证据是霍尔系数(RH)和热电势(TEP
Nd2-xCexCuO4±δ(NCCO)是电子型铜氧化物超导体中的一个代表性体系，随着Nd被Ce的取代，电子被注入到CuO2面上，一个很明显的证据是霍尔系数(RH)和热电势(TEP)都为负值［14］.进一步研究表明：在某一合适的掺杂范围内，NCCO和PCCO的输运行为是由电子和空穴两种载流子的竞争结果起作用［15—25］.角分辨光电子谱（ARPES）实验得到的费米面的结果也直接支持了两种载流子共存的这一观点［26］.理论计算显示费米面能有效地用两能带体系来描述［27,28］.最近罗洪刚和向涛提出了dx2-y2对称的弱耦合两能带模型［29］，这个模型能很好地描述电子型铜氧化物超导体中超流密度ρs的异常的温度依赖行为.另外，Anderson［30］强调，在铜氧化物超导体中，输运行为由两种不同的散射时间所决定，其中τtr(∝T-1)决定平面内电阻行为而霍尔角受τH(∝T-2)所决定.其他的观点也认为霍尔角的余切正比于散射率的平方，而此散射率能通过零场的面内电阻直接得出［31］.因此，研究NCCO体系中霍尔角与面内电阻率的关系将是很有意思的事.我们系统测量了NCCO单晶中x＝0.025，0.06，0.17和0.20的霍尔系数和欠掺杂到过掺杂区域的样品的热电势［32］.结果显示随着掺杂的增加，RH和TEP都发生符号从负到正的转变.霍尔角的研究表明，在x＝0.025和0.06的组分中，霍尔角的余切遵循T4的行为，而对x＝0.20的样品，则是T2的行为.尽管这三个组分的电阻率在金属行为的温区几乎都是T2依赖关系，但其霍尔角的余切对温度依赖行为则表现出巨大的不同.这与空穴型的超导体有很大的不同.这种行为被认为是与费米面形状随掺杂的演化而紧密联系的.通过研究eRHx=V的行为，我们也试图从同一个角度来解释电子型掺杂NCCO和空穴型掺杂的LSCO这两个不同的体系中的RH的符号改变行为.我们认为，必须从两能带模型出发才能很好地解释RH和TEP的这种符号改变的行为.
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极欠掺杂反铁磁铜氧化物中电荷与Cu2 自旋磁矩之间具有很强的耦合作用，并且在此体系中观察到了许多奇特的现象［33—36］.在电子型铜氧化物母体材料中(Pr2CuO4，Nd2CuO4)，自旋序排列形成反铁磁noncollinear结构［37,38］.在反铁磁collinear结构的排列中，所有的自旋方向都以平行或反平行的方式排列在同一方向上.在反铁磁noncollinear结构的排列中，相邻两层间的自旋排列互相垂直.在极欠掺杂的Pr1.3-xLa0.7CexCuO4中，磁场能诱导磁结构的noncollinear结构向collinear结构的转变，并且这种转变也引起了面内及面外电阻率的一系列的奇特性质［36］.最近的中子衍射实验的结果指出，在Nd1.975Ce0.025CuO4±δ中，在ab面内加磁场时会引起c方向自旋无序排列，进一步引起反铁磁相变产生回滞行为［39］.我们系统地研究了极欠掺杂Nd2-xCexCuO4±δ中面外磁阻Δρc/ρc对温度的依赖［40］，对掺杂浓度的依赖和对磁场转动角度的依赖行为.结果显示，ヽ方向的电阻和磁电阻在自旋重新取向的温度观察到明显的异常，这就明显给出巡游电子与局域自旋耦合的直接证据.在磁阻曲线中也观察到了磁滞行为.另一个有趣的特征是磁阻随磁场转动角度的各向异性行为在每个不同的反铁磁自旋结构中显示四度对称，而在自旋重新取向的温度则为两度对称.
2.2.3NaxCoO2体系的研究
最近对层状钴氧化物NaxCoO2的研究成为
凝聚态物理研究中的一个热门课题.Na的掺杂导致了自旋为1/2的Co4 转变为无自旋的Co3 .Na0.35CoO2
