利用球差校正电镜研究Sr2CuO3+δ超导体的结构及超导机制的探讨

To synthesize single phase Sr2CuO3+δ(δhas different values) at ambient pressure and high pressure, respectively, and anneal some selected compounds. To examine the phase purity by using X-ray diffraction measurements. To study the electrical and magnetic properties of the compounds to determine the superconductivity transition temperature. To determine the modulated phases that correspond to different superconductivity transition temperatures. By using aberration-corrected transmission electron microscope combined with annular-bright-field (ABF) and high-angle-annular-dark-field techniques, to figure out the origin of the modulated structures and the positions of the oxygen vacancies.To propose the corresping possible crystal structures of the modulated phases and determine the final structures by using electron diffraction and high resolution image simulations. To study the relationship between the ordering and superconductivity transition temperature, and investigate the superconductive mechanism of high Tc cuperate superconductors. To propose possible routes to increase the superconductivity transition temperature of cuperate superconductors.

分别通过常压和高压方法合成单相性好的Sr2CuO3+δ（δ取不同值），针对一些组分的化合物进行退火处理，通过X射线衍射确定相的纯度，测量电学和磁学等性质来确定超导转变温度，通过透射电镜研究确定不同超导转变温度所对应的调制相。利用球差电镜结合环形明场（ABF）像和高角环形暗场（HAADF）像技术确定调制像的起源及O空位出现的位置，建立相应调制相的可能的晶体结构模型，通过电子衍射和高分辨像的模拟，最终确定接近真实结构的相应调制相的晶体结构。研究有序度和超导转变温度之间的关系，探讨和揭示铜氧化物高温超导体的超导机制，提出提高铜氧化物超导体超导转变温度的可能途径。

采用常压或高压方法制备了单相性好的Sr2CuO3+δ（δ取不同值）样品，并通过X射线衍射对其进行了相结构的分析。对这些样品进行了磁性和电输运性质的测量，确定了超导相的转变温度。通过球差校正电镜对超导相和非超导相进行了微结构的研究，研究了调制结构的起源和氧空位的位置。首次在Sr2CuO3单晶中，获得了一维Cu-O链上轻、重原子分布的直接证据。在此样品中还观察到了一些位错，分析确认了该位错为刃型位错。发现了位错核中存在氧空位，指出是氧空位导致了晶体缺陷。在Sr2CuO3＋δ（δ = 0.4）多晶样品中发现了一个新的超导相，确定其为（根号）2ap×（根号）2ap×cp的调制结构，对其提出了可能的结构模型并利用第一性原理进行了结构优化，指出了这个超导相的调制结构是由顶角氧的有序排列形成的。在不同制备条件下获得的Sr2CuO3＋δ（δ = 0.4）单晶中分别观察到了两种非超导相调制结构，分别为（根号）3ap×（根号）3ap×cp和（根号）5ap×（根号）5ap×cp调制结构，其中前者是首次发现的。对这两种调制结构进行了HAADF和ABF像的研究，发现它们的调制结构是由CuO面中氧空位的有序排列形成。我们总结出：非超导相的调制结构是由氧空位在CuO面上的有序排列形成的，而超导相中的调制结构是由氧空位在顶角氧处的有序排列形成的。指出了不同的顶角氧的有序排列结构对应不同转变温度的超导相。