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研究生:鍾佩君
研究生(外文):Pei-Chun Chung
論文名稱:近藤效應在銅氧化物導體傳輸特性之研究
論文名稱(外文):Kondo Effect on the Transport Properties of Cuprates
指導教授:林俊源林俊源引用關係
指導教授(外文):Jiunn-Yuan Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:近藤效應銅氧化物超導體傳輸特性
外文關鍵詞:Kondo effectTransport propertiesCuprates
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本論文研製基於傳統的觀點,銅氧化物超導體中的載子為電洞。然而,Nagaosa 與Lee等人指出,在以spin-charge separation為架構下之 Kondo effect 作用時,當摻雜少量的鋅在銅氧化物中,樣品殘餘電阻會從正比於nimp/p,變化到正比於nimp/(1-p),當載子濃度從underdoped變化到overdoped, p為載子濃度,nimp為摻雜鋅之濃度。若此結果發生,必定伴隨著顯著的電子結構變化的發生。為了檢驗此重要之論證,我們將研究重點集中於Y0.7Ca0.3Ba2(Cu1-xZnx) 3O7-y (x=0.03,y=0.1~0.6)薄膜之傳輸特性。我們固定鋅之濃度,經由控氧改變載子濃度,探討載子濃度改變所造成的影響,進而研究經摻鋅引起之Kondo screening effect在銅氧化物超導體傳輸特性的影響。實驗結果發現,當載子濃度從underdoped變化到overdoped時,殘餘電阻率對載子濃度的倒數是呈線性的變化關係。意指,無論載子濃度在正常態時如何變化,銅氧化物超導體傳輸之載子仍是電洞。基於此結論,進而探討Nagaosa 與Lee所依據之spin-charge separation理論用於說明underdoped與overdoped伴隨電子結構變化其適用性是有問題的。

A procedure is By conventional point of view, the prominent carriers in cuprates are holes. However, Nagaosa and Lee claimed that the residual resistivity was in the form of r0µnimp/p in the underdoped regime and r0µnimp/(1-p)in the overdoped regime for Zn-doped cuprates with the Kondo screening effect in the spin-charge separation context. Here nimp is the Zn impurity concentration and p the hole concentration. If this case is true, a novel change of the electronic structure would happen from underdoped to overdoped regime. To verify this important puzzle, we focus our study on the electric transport properties of Y0.7Ca0.3Ba2(Cu1-xZnx) 3O7-y. The key point is to fix a Zn impruity concentration while the carrier concentration in the sample is changed. In contrast with Nagaosa and Lee’s conclusions, we discovered that r0µnimp/p when carrier concentration is changed from overdoped to underdoped. Our experimental suggest the invalidity of the scenario proposed by Nagaosa and Lee.

目錄      
中文摘要 ……………………………………………………………… i
英文摘要 ……………………………………………………………… ii
誌謝 ……………………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………………… vi
表目錄 ……………………………………………………………… viii
圖目錄 ……………………………………………………………… x
一、 緒論………………………………………………………… 1
二、 材料與理論介紹…………………………………………… 4
2.1 釔鋇銅氧超導體之介紹…………………………………… 4
2.1.1 釔鋇銅氧之結構…………………………………………… 4
2.1.2 釔鋇銅氧之傳輸機制……………………………………… 5
2.2 Hubbard model 與t-J model……………………………… 5
2.2.1 Hubbard model…………………………………………… 6
2.2.2 t-J model…………………………………………………… 7
2.2.3 Spin-charge separation……………………………………… 7
2.3 Kondo effect in high Tc cuprates…………………………… 9
三、 實驗方法…………………………………………………… 13
3.1 樣品製備…………………………………………………… 13
3.1.1 薄膜製備…………………………………………………… 13
3.1.2 微橋製備…………………………………………………… 15
3.1.3 控氧………………………………………………………… 15
3.2 特性量測分析……………………………………………… 18
3.2.1 R-T 量測分析……………………………………………… 18
3.2.2 X光吸收光譜近邊緣結構………………………………… 19
3.2.2(a) XANES原理簡介………………………………………… 19
3.2.2(b) 自我吸收光譜(self- absorption)校正……………………… 20
3.2.2(c) HSGM裝置簡介…………………………………………… 21
3.2.3 銅氧化物之近費米能階電子邊緣結構…………………… 21
四、 實驗結果與討論…………………………………………… 30
4.1 實驗之流程………………………………………………… 30
4.1.1 實驗之設計………………………………………………… 30
4.1.2 實驗之流程………………………………………………… 31
4.2 實驗之立基………………………………………………… 31
4.2.1 材料特性分析……………………………………………… 31
4.2.1(a) X-ray diffraction…………………………………………… 32
4.2.1(b) 摻雜鈣與鋅對結構之影響………………………………… 32
4.2.1(c) XANES光譜分析………………………………………… 33
4.2.2 實驗之背景知識…………………………………………… 33
4.2.2(a) Matthiessen's Rule 與殘餘電阻…………………………… 33
4.2.2(b) 控氧之可逆與載子濃度計算……………………………… 34
4.2.2(c) 我們實驗設計的優勢……………………………………… 35
4.3 實驗之結果與討論………………………………………… 36
4.3.1(a) 控氧………………………………………………………… 36
4.3.2(b) 載子濃度與殘餘電阻之關係……………………………… 39
4.3.3(c) 實驗結果與文獻討論……………………………………… 40
五、 結論………………………………………………………… 53
參考文獻 ……………………………………………………………… 54

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