總結

我們整理不同摻雜的

(100)YCBCO

薄膜的超導能隙

Δ

_c

(0)

與偽能隙

Δ

_P之 值，如下表

5-1

所示：

Tc

^Δc

(0) / k

B Δp

/ k

B

Over doped

74K 211±2k 278±6k

Near optimally

dope

d

81K 369±18k 492±38k

Under doped

60K 238±63k 660±43k

Under doped

40K 134±52k 864±81k

表

5-1

接著我們利用公式

(5-1)

分別將超導臨界溫度

T

c轉換成電洞濃度

(p)

，並且對 超導能隙

Δ

c

(0)

與偽能隙

Δ

P作圖，如圖

5-18

所示。除此之外，我們還加上

(001)

和

(100)Y

0.7

Ca

0.3

Ba

2

Cu

3

O

7-δ 薄膜在滿氧

( p ≈ 0.22 )

的實驗數據

[31]

以及

(100)

、

(110)

和

(001)YBCO

的實驗數據

[32]

，去討論超導能隙

Δ

c

(0)

和偽能隙

67

第五章 實驗結果與討論

Δ

_P在

ab-diagonal

方向

(nodal direction)

和

b-axis (antinodal direction)

方向上隨 著電洞濃度的變化關係。

1.

optimally-doped

到

underdoped (0.081< p <0.16)

：

觀察

YBCO

的

ab-diagonal

和

b-axis

的偽能隙

Δ

P變化，在

optimally-doped

時為 的對稱性，而隨著電洞濃度的減少會逐漸轉變為 的對稱性，

相同地，

(100)YCBCO

的偽能隙

Δ

P也是隨著電洞濃度減少而變大，因此可

以更加確認偽能隙

Δ

P之各向異性的真實性。

d

xy

d

_x²_-y²

2. Overdoped (0.16< p <0.22)

：

在

p ≈ 0.22

時

ab-diagonal

與

b-axis

都存在超導能隙

Δ

_c

(0)

。而

b-axis

在

^p = ^0.19

時為超導能隙

Δ

_c

(0)

與偽能隙

Δ

_P 兩者共存，這符合

J. Demsar

等人的

(001)Y

_1-x

Ca

_x

Ba

₂

Cu

₃

O

_7-δ的實驗結果

[4]

。

68

第五章 實驗結果與討論

69

0.08 0.12 0.16 0.20

0 200 400 600 800 1000 1200

Y 1-x Ca

x Ba

2 Cu

3 O

7-

δ

p (T) b-axis Δ b-axis Δ

Δ

p

Δ (T) Δ /k

B

[K]

p (hole concertration)

圖 5-18 超導能隙與偽能隙對載子濃度作圖(虛線＆點線均為示意曲線)

第六章 總結與未來工作

第六章 總結與未來工作

6.1 總結

綜 合 以 上 幾 個 章 節 ， 我 們 已 經 成 功 的 製 備 (100) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ的薄膜樣品。並且利用實驗室發展的控氧技術，能 夠將樣品從滿氧狀態，調整為缺氧狀態。

以下總結各個量測結果：

1. 從 XRD 的結果，顯示出並無其他雜相的存在，我們更可確定樣 品(100) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ的品質。

2. 從 AFM 及 SEM 的 影 像 ， 對 (100) 薄 膜 而 言 ， 在 膜 面 上 Y_0.9Ca_0.1Ba₂Cu₃O_7-δ的 b 軸與 c 軸是各自延著特定的方向，有序的 排列。而Φ-scan 的結果顯示了其沿(100)的有序排列純度大於 98%。

3. 利用控氧技術，我們成功的在同一片樣品上，製作出四種不同載 子濃度的情形，以便我們更完整的了解由過度摻雜到不足摻雜，

物理機制的轉變。

4. 利用極化飛秒光譜系統，我們可以量測在不同溫度的 R ΔR

隨時間

70

第六章 總結與未來工作

71

變化的情形。將 R ΔR

振幅大小隨溫度變化的情形取出，配合理論分 析，在(100) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ樣品中，我們的確發現到在沿著 b 軸方向上，可以觀察到偽能隙與超導能隙所造成的弛緩行為。並 將所求得在不同軸向上之超導能隙與偽能隙大小，加入相圖之 中，與其他實驗團隊以及實驗室學長姐所得之結果做比較，如圖 5-1。我們發現 Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ和 YBa2Cu3O7-δ在b 軸上的行為 相似。

6.2 未來工作

由於，我們已經在(100)Y_0.9Ca_0.1Ba₂Cu₃O_7-δ 薄膜上做了有系統的 分 析 探 討 ， 配 合 上 之 前 學 長 姐 的 結 果 ， 接 下 來 我 們 將 再 製 作 (110)Y_1-xCa_xBa₂Cu₃O_7-δ(x=0.1，0.3) 和(100) Y_0.9Ca_0.3Ba₂Cu₃O_7-δ 的薄 膜，以便我們探討在不同摻雜區域中，一系列超導能隙與偽能隙變化 情形，並製作更完整的能隙相圖。

71

參考文獻

[1] J. Bardeen, L. N. Cooper *, and J. R. Schrieffer ,"Theory of Superconductivity"

Phys. Rev. 108, 1175 - 1204 (1957)

[2] R. W. Schoenlein , W. Z. Lin, and J. G. Fujimoto, “Femtosecond studies of nonequilibrium electronic processes in metals”, Phys. Rev. Lett 58, 1680 (1987).

[3] V. V. Kabanov, J. Demsar, B. Podobnik, and D. Mihailovic, “Quasiparticle relaxation dynamics in superconductors with different gap structures: Theory and experiments on YBa2Cu3O7-δ” , Phys. Rev. B. 59, 1497 (1999).

[4] J. Demsar B. Podobnik V. V. Kabanov, Th. Wolf, and D. Mihailovic,

“Superconducting Gap Δc, the Pseudogap ΔP, and Pair Fluctuations above Tc in Overdoped Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ from Femtosecond Time-Domain Spectroscopy” , Phys. Rev. Lett. 82, 4918 (1999).

[5] C. W. Luo, M. H. Chen, S. P. Chen, K. H. Wu, J. -Y. Juang, J. Y. Lin, T. M.

Uen, and Y. S. Gou, “Spatial symmetry of the superconducting gap of YBa2Cu3O7-δ obtained from femtosecond spectroscopy” , Phys. Rev. B. 68, 220508 (2003).

[6] C. W. Luo, C. C. Hsieh, Y.-J. Chen, P. T. Shih, M. H. Chen, K. H. Wu, J. Y.

Juang, J.-Y. Lin, T. M. Uen, and Y. S. Gou, “Spatial dichotomy of qasiparticle dynamics in underdoped thin-film YBa2Cu3O7-δ superconductors”, Phys. Rev.

B. 74, 184525 (2006).

[7] C. W. Luo, P. T. Shih, Y.-J. Chen, M. H. Chen, K. H. Wu, J. Y. Juang, J.-Y. Lin, T. M. Uen, and Y. S. Gou, “Spatially resolved relaxation dynamics of photoinduced quasiparticles in underdoped YBa2Cu3O7-δ” , Phys. Rev. B. 72, 092506 (2005).

[8] C. W. Luo, M. H. Chen, S. P. Chen, K. H. Wu, J. Y. Juang, J.-Y. Lin, T. M. Uen, and Y. S. Gou, “Spatial symmetry of the superconducting gap of YBa2Cu3O7–

obtained from femtosecond spectroscopy”, Phys. Rev. B 68, 220508 (2003).

[9] S. H. Naqib, J. R. Cooper, J. L. Tallon, R. S. Islam, and R. A. Chakalov, “The dpoing phase diagram of Y1-xCaxBa2(Cu1-yZny)O7-δ form transport measurements : tracking the pseudogap below Tc”, Cond-Mat/0312443.

[10] R.Daou et al. Supplementary Information for "Linear- T resistivity and change in Fermi surface at the pseudogap critical point of a high-Tc superconductor"

Nature Physics 5, 31 - 34 (2009) Published online: 2 November 2008(2008)

[11] S Hufner et al ," Two gaps make a high-temperature superconductor? "2008 Rep. Prog. Phys. 71 062501

[12] S. H. Naqib^{1,2 *}, J. R. Cooper¹, J. L. Tallon², R. S. Islam¹, and R. A.

Chakalov³Doping phase diagram of Y1−xCaxBa2(Cu1−yZny)3O7−δ from transport measurements: Tracking the pseudogap below Tc , PRB 71,054502 (2005) [13] N,-C, Yen, C.-T. Chen, G. Hammerl, J. Mannhart, A. Schmehl, C. W. Schneider,

R. R. Schulz, S. Tajima, K. Yoshida, D. Garrigus, and M. Strasik, “Evidence of

Doping-Dependent Pairing Symmetry in Cuprate Superconductors” , Phys. Rev.

Lett. 87, 087003 (2001).

[14] A. Sharoni and O. Millo, A. Kohen, Y. Dagan, R. Beck, and G. Deutscher, G.

Koren, “Local and macroscopic tunneling spectroscopy of Y1-x

Ca

x

Ba

2

Cu

3

O

7-δ

thin film : Evidence for a doping-dependent is or component in the order parameter” , Phys. Rev. B 65, 134526 (2002).

id

xy

[15] J. H. Ngai, W. A. Atkinson, and J.Y. T. Wei, “Tunneling Spectroscopy of c-Axis

Y

1-x

Ca

x

Ba

2

Cu

3

O

7-δ

Thin-Film Superconductors”, Phys. Rev. Lett. 98, 177003

(2007).

[16] D. Fuchs,Growth and characterization of a-axis oriented YBa2Cu3O7?x thin films on (100) LaSrGaO4 substrates ,"physica c 280 167 "

[17] 施柏宗,’以極化飛秒光譜研究YCaBaCuO薄膜各向異性超快動力學’交通大

[19] J. Demsar, “Photoexcited Carrier Relaxation in High Temperature

Superconductors probed by Ultrafast Optical Spectroscopy “, Ph. D. dissertation,

University of Ljubljan Faculty of Mathematics And Physicsphysics Department (2000).

[20] P. Horowitz and W. Hill, “The art of electronics”, 2^nd edition, Combridge,

72

73

. [21] W. Nessler, S. Ogawa, H. Nagano, H. Petek, J. Shimoyama, Y. Nakayama, and K. Kishio, “Femtosecond time-resolved study of the energy and temperature

dependence of hot-electron lifetimes in Bi

2

Sr

2

CaCu

2

O

8+δ”, Phys. Rev. Lett.

81,4480 (1998).

[22] P. B. Allen, “Theory of thermal relaxation of electrons in metals”, Phys. Rev.

Lett. 59, 1460 (1987).

[23] S. V. Chekalin, V. M. Farztdinov, V. V. Golovlyov, V. S. Letokhov, Yu.

E.Lozovik, Yu. A. Matveets, and A. G. Stepanov, “Femtosecond spectroscopy of

YBa

2

Cu

3

O

7-δ

: electron-phonon-interaction measurement and energy-gapobservation”, Phys. Rev. Lett. 67, 3860 (1991).

[24] S. D. Brorson, A. Kazeroonian, D. W. Face, T. K. Chen, G. L. Doll, M. S.

Dresselhaus, G. Dresselhaus, E. P. Ippen, T. Venkatesan, X. D. Wu, and A. Inam, Solid State Commun. 74, 1305 (1990).

[25] A. Rothwarth and B. N. Taylor, “Measurement of Recombination Lifetimes of Superconductors”, Phys. Rev. Lett. 19, 27 (1967).

[26] A. G. Aronov and B. Z. Spivak, J. Low Temp. Phys. 29, 149 (1977).

[27] G. P. Segre, N. Gedik, J. Orenstein, D. A. Bonn, Ruixing Liang, and W. N.

Hardy, “Photoinduced Changes of Reflectivity in Single Crystals of YBa2

Cu

3

O

6.5

(Ortho II)”, Phys. Rev. Lett. 88, 137001 (2002).

[28] J. L. Tallon,Generic superconducting phase behavior in high-Tc cuprates: Tc

ation with hole concentration in YBa2Cu3O7-δ, Phys. Rev. B 51, 12911 - 1291 5)

[29] D. H. Reitze, A. M. Weiner, A. Inam, and S. Etemad , Fermi-level dependence of osecond response in nonequilibrium high-Tc superconductors, Phys. Rev. B 46,

9 - 14312 (1992)

[31] Mei-Hsin Chen, “Anisotropic Ultrafast Dynamics in Y0.7Ca0.3Ba2Cu3O7-δ Probed by Polarized Femtosecond Spectroscopy”, Master dissertation, National Chiao Tung University, Taiwan, R.O.C., (2004).

[32] Chih-Wei Luo, “Anisotropic Ultrafast Dynamics in YBa2

Cu

3

O

7-δ

Probed by

Polarized Femtosecond Spectroscopy”, Ph. D. dissertation, National Chiao Tung

University, Taiwan, R.O.C., (2003)

在文檔中 以極化飛秒光譜研究(100)Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ薄膜之超快動力學 (頁 76-0)