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研究生: 謝吉祥
Hsieh Chi-Hsiang
論文名稱: 釔鋇銅氧系列高溫超導體摻雜鑭鈣的x光近緣吸收光譜(XANES)研究
X-ray Absoption Near Edge Structure (XANES) of YBa2Cu3Oy Doped by La and Ca
指導教授: 張秋男
Chang, Chu-Nan
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
中文關鍵詞: 高溫超導體
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:184下載:4
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  • 摘要
    我們研究三種YBa2-xLaxCu3Oy(x=0.0~0.5)、Y1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy (x=0.0~0.6) 及Y1-xCaxBa2Cu3Oy (x=0.05,0.10) 氧含量(y)變化兩組系列樣品的高溫超導體,並且利用同步輻射測量O-1s的吸收光譜,研究它們在Fermi energy附近的電子結構的變化。主要是探討這些樣品因不同陽離子的摻雜、結構及氧含量的變化,如何影響不同氧位置上的電洞濃度的分佈,由這些電洞濃度的分佈,對超導溫度Tc機制的影響研究。
    樣品YBa2-xLaxCu3Oy(x=0.0~0.5)是摻雜La3+離子取代Ba2+離子,超導溫度在x=0.1~0.5的範圍內隨著La3+離子摻雜增加而減少,並且經由氧含量測量的結果,利用Tokura的方法計算電洞濃度,與樣品的吸收光譜所測量到的結果作比較,我們發現在這個濃度範圍內O(4)的電洞濃度的變化並不大,而在x³0.4時,有過氧離子O22-的存在,因此Tokura計算電洞濃度的方法,高估了電洞濃度。而CuO2面的電洞濃度隨著La3+離子摻雜增加而減少,我們認為這是影響超導溫度Tc降低的主要原因。
    樣品Y1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy (x=0.0~0.6) 是摻雜La3+離子取代Ba2+離子,摻雜Ca2+離子取代Y3+離子,並且兩者是等量摻雜,這樣的摻雜方式,是使得氧含量及總電洞濃度改變不大,但是晶體結構在摻雜濃度x=0.4的時候,從orthorhombic結構轉變成tetragonal結構,而超導溫度Tc在orthorhombic結構範圍內是隨著摻雜濃度x的增加而減少,在tetragonal結構範圍內則維持固定的。吸收光譜所測量到的結果顯示,O(1)、O(5)分佈均勻性增加,使得CuO2面的電洞濃度減少,因此造成超導溫度Tc的下降。
    在兩組Y1-xCax Ba2Cu3Oy (x=0.05,0.10)系列樣品中,我們製作出的樣品其氧含量逐漸的減少,並且樣品皆在under-doped的範圍內,而CuO2面及CuO3鏈上的電洞濃度皆有變化,並且將光譜所測量到的電洞濃度nb與C. Bernhard、Huanbo Zhang等人的研究所發表Tc/Tc’max二次函數的關係式所算出的nplane的作比較,發現兩組不同Ca濃度的樣品的nplane與 nb 關係並不一致。並且也將光譜所測量到的電洞濃度na、nb、nc、nd與樣品t=Tc/Tc’max作比較,我們發現電洞濃度na、nb、nc、nd與樣品t的關係一致,即na、nb、nc、nd與樣品t的關係,不因樣品Ca濃度的不同而有所不同。在四種電洞濃度中比較了包含O(4)電洞濃度資訊的na、nd,和包含CuO2面電洞濃度資訊的nb、nc,兩者與t的關係一致性,發現na、nd與t的關係一致性較好,這顯示O(4)的電洞濃度影響著超導溫度的高低。

    目錄 第一章緒論 第一節超導體歷史發展的介紹 第二節高溫超導體微觀理論的概述 第三節X光吸收近緣結構 第四節YBa2Cu3Oy系列及其衍生物的超導性 第五節YBa2Cu3Oy高溫超導的O-1s及Cu-2p3/2的吸收光譜 第二章樣品的製作、實驗及分析 第一節樣品的製作 第二節性質鑑定 第三節X光近緣吸收光譜實驗及分析 第三章YBa2-xLaxCu3Oy的O-1s及Cu-2p3/2 X光近緣吸收光譜 第一節導論 第二節實驗結果 第三節討論與結果 第四章Y1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy的O-1s X光近緣吸收光譜 第一節導論 第二節實驗結果 第三節討論與結果 第五章Y1-xCaxBa2Cu3Oy的O-1s X光近緣吸收光譜 第一節導論 第二節實驗結果 第三節討論與結果 第六章總結 參考資料

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