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

1、本論文主要分為三個部分。第一部分內容為:作者成功合成了新型鎳基超導體CsNi2Se2，并對其進行了系統的結構、輸運性質和磁性質研究。實驗結果表明，CsNi2Se2單晶具有和BaFe2As2相似的結構，超導轉變溫度約為2.7K，但與其他鎳砷超導體不一樣的是它具有很大的索末菲系數γn(～77.9mJ/mol· K-2).并且在超導態(tài)，作者發(fā)現零場的電子比熱數據Ces(T)(0.5K≤T≤2.7K)可以很好的利用兩帶BCS理論進行擬合，表明C

2、sNi2Se2晶體的多帶特性。最后利用第一性原理計算發(fā)現在這些鎳硒超導體中較大的γn可能是由費米面上較大的態(tài)密度引起的。
　　第二部分研究內容為:在TlNi2Se2單晶中發(fā)現多帶超導電性之后，成功的合成了一系列摻S的TlNi2Se2-xSx(0.0≤x≤2.0)單晶，并對這一系列的晶體進行了結構、輸運性質和磁性質的系統測量。X射線衍射結果表明，TlNi2Se2-xSx的晶胞參數a和c都隨著S摻雜濃度的增加而單調減小，表明有一個正的

3、化學壓力;所有摻S樣品在低溫時都呈現超導電性，并且其電子比熱系數都比其他鎳砷超導體要大的多，呈現出重電子行為。在外加磁場下，發(fā)現電子比熱系數γN(H)與磁場關系曲線隨著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的超導轉變溫度Tc與樣品的無序程度（由剩余電阻率（RRR）表征）存在緊密的關聯.因此TlNi2Se2-xSx系統為研究多帶超導體的無序效應提

4、供了一個很好的平臺。
　　第三部分成功生長出了BaMnBi2的單晶，并對其進行了結構、輸運性質和磁性質的測量。實驗結果發(fā)現BaMnBi2在低溫時存在明顯的量子震蕩效應，對量子震蕩的分析結果表明其具有兩個共振頻率、很小的費米面、很小的回旋質量、很高的遷移率、以及為零的貝里相位，這些結果與第一性原理計算得到的能帶結構相比較，證明了BaMnBi2費米面上存在兩個類Dirac錐結構，從而存在Dirac費米子;但與其他具有Dirac錐結構的

5、化合物如graphene相比，由于存在很強的自旋-軌道耦合，BaMnBi2費米面上的兩個狄拉克錐的尖端發(fā)生了劈裂，從而出現了一個能隙，導致其出現一個為零的貝里相。除此以外，還開展了對BaMnBi2加壓效應的研究.非常有意思的是，在所能加到的最高壓力2.58GPa下，在低溫時的電阻測量發(fā)現了一個Tc=4K的超導轉變，并且經外推得到其零溫時的上臨界場高達7T，接近了其泡利極限HP=1.84Tc=7.2 T。此外，在低溫時通過外加磁場抑制超導