电子型铜氧化物的晶体结构[1]

 

铜氧化物超导体突破了基于电子-声子耦合的BCS理论预测的超导转变温度的极限，揭开了超导领域的新篇章。根据掺杂元素的价态，铜氧化物超导体可分为电子掺杂型和空穴掺杂型。由于电子掺杂的铜氧化物种类较少且合成工艺复杂，迄今为止，人们对电子掺杂铜氧化物的研究较少。然而，研究电子掺杂铜氧化物的性质对于探索高温超导体的机理是必不可少的。我们课题组通过高分子辅助法制备Pr₂CuO_4±δ(PCO)薄膜、脉冲激光沉积和高通量技术制备La_2-xCe_xCuO_4±δ(LCCO)薄膜来研究电子掺杂铜氧化物的物性。

 

A.La_2-xCe_xCuO_4±δ(LCCO)

a.La_2-xCe_xCuO_4±δ单组分薄膜

我们使用脉冲激光沉积技术，在SrTiO₃(STO)衬底上生长出高质量的La_2-xCe_xCuO_4±δ单晶薄膜。

 

XRD θ/2θ扫描数据：单一（00l）取向。

XRD φ扫描数据：四轴对称，峰强基本相同。

La_1.9Ce_0.1CuO_4±δ

薄膜的电阻率-温度（T）曲线：Tc0约为25K。

La_1.9Ce_0.1CuO_4±δ

薄膜的磁化率-温度（T）曲线：ΔTc在1K以内[2]。

 

b.La_2-xCe_xCuO_4±δ高通量组合薄膜

我们使用Laser-MBE技术，在一片SrTiO₃(STO)衬底上生长出高质量的La_2-xCe_xCuO_4±δ连续梯度组分薄膜。

 

Ce掺杂随组合薄膜上位置的变化:在一片衬底上,Ce掺杂从0.1连续变化至0.19[2]。

 

(a)微区XRD的θ/2θ 扫描数据和(b)c轴与Ce掺杂的关系：晶格常数的连续变化[3]。

 

(a)电输运测量示意图；(b) Tc0和Tconset随Ce掺杂的变化；

(c）不同Ce掺杂下的电阻率-温度曲线：高效地得到掺杂相图[3]。

 

B.Pr₂CuO_4±δ (PCO)

我们使用高分子辅助沉积法在SrTiO₃衬底上制备出高质量的Pr₂CuO_4±δ超导薄膜。

(a)高分子辅助沉积法原理图。红点为金属离子，粗黑线表示聚合物链；(b)-(d) 分别为SrTiO₃ (001) 衬底上Pr₂CuO_4±δ薄膜的XRD θ/2θ扫描结果、(006)衍射峰摇摆曲线扫描结果和φ扫描结果[4]。

 

 

左图：最佳氧含量[5] Pr₂CuO_4±δ薄膜的电阻-温度曲线：Tc最高可达25 K。
右图：其他不同氧含量[4] Pr₂CuO_4±δ薄膜的电阻率-温度曲线：通过控制退火条件，可以得到不同Tc的样品。