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交流磁化率测量作为一种重要的物性测量手段在凝聚态物理中得到广泛的应用。由于该测量方法具有微扰的性质,测量本身对材料性质的影响很小,因而这种测量可以在多种外部条件下进行,从而有效地拓展材料在各种外部条件下的相图,包括频率,磁场,温度,压力等。
关联电子材料显示了非常丰富的奇异量子特性,因而长期以来都是固体物理研究的热点。在这类材料中,电子间的相互作用对物性起着支配作用,通过外界手段改变这种相互作用可以很好的调控材料的物理性质,从而产生了新的物理现象。
本文共由三部分组成。第一章为绪论,首先罗列了固体中各种不同的磁性结构,然后回顾铁基超导体的研究进展并概述了其基本物性,最后简单介绍了重费米子材料及其相关的非费米液体行为及量子临界现象。
第二章重点阐述了交流磁化率测量系统。本章节首先概述了交流、直流磁化率测量的区别,极端条件下交流磁化率测量的意义以及该测量方法的理论基础;实验原理部分主要描述了交流磁化率计的工作方式;计算方法部分给出了磁化率计电信号与样品磁信号间定量的转换关系;实验设计部分介绍了三种磁化率计的设计与实现,以及在制作磁化率计过程中所用的自行制作的绕线机。最后两节总结了在交流磁化率测量中各种消除交流背景偏置方法的优劣,并简单介绍了实验平台--氦三制冷机。
第三章我们应用用交流磁化率来研究关联电子材料--Ba(Fe1-xCox)2As2(铁基超导材料)与Ce2Ni12-xPdxAs7(非中心对称材料)的超导态与磁性性质。我们通过测量Ba(Fe1-xCox)2As2的超导转变检验交流磁化率计的可靠性,并测量了名义掺杂组分x=0.06样品的上临界场,其结果能较好地用两能带理论来拟合,而不是Werthamer-Helfand-Hohenberg(WHH)理论。Ce2Ni12-xPdxAs7这个重费米子材料具有非中心对称的晶体结构,在低温下有可能出现非费米液体行为,因而是研究量子临界现象的新体系。我们测量了三种不同掺杂的样品。比热和直流磁化率的结果显示x=0.5的样品存在铁磁相变(Tc~5K),x=2.5的样品存在可能的反铁磁相变(TN~2.7K),而x=1.5则介于两者之间。交流磁化率的测量发现在磁场下,转变发生分裂,并且磁场能够抑制转变的大小。