Abstract
在高溫超導體釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7) 中，釔的位置可以用稀土元素取代而保持其原來的正交(orthorhombic)晶格結構。其中除了鐠元素外，其它具有相同結構的化合物的超導轉變溫度都在絕對溫度90度以上，因此有許多物理機制被提出來解釋鐠離子在1237系統中超導性消失的現象，例如四價鐠離子的電洞填充(hole-filling)以及鐠離子的磁性對超導中古柏對(Cooper pairs)的破壞，這兩種被提出來的解釋都有相當多的實驗來證實與支持。既使目前還沒有一個相當明瞭的解釋與了解，但是在銅氧面中鐠離子和氧離子電子能階的雜化 (hybridization)，而導致的磁效應可能扮演一個相當重要的角色。同時在鐠鋇銅氧化合物(PrBa2Cu3O7)中鐠離子在絕對溫度17度時，有一個反鐵磁的相轉變(antiferro- magnetic phasetransition)，這比其它的1237系統中稀土元素磁性離子的尼爾溫度高出許多，其中Gd-1237 的尼爾溫度在2.2K為最高。化學式 (Pb0.6Cu0.4)Sr2Cu2O7 鉛系(1212)及Bi2Sr2PrCu2O8鉍系(2212)其結構與1237系統相似，此二樣本的製作、結構分析、磁性及熱性性質研究幫助我們了解含有鐠元素超導相關系統中超導破壞及磁性性質。 (Pb0.6Cu0.4)Sr2Cu2O7的磁化率及比熱測量顯示出在絕對溫度 5.6度附近有一個相當高的反鐵磁尼爾溫度(Neel temperature)，這個溫度雖然低於PrBa2Cu3O7的尼爾溫度，但仍然高於同樣系統中釓離子(Gd)的反鐵磁轉變溫度，(Pb0.5Cu0.5)Sr2GdCu2O7，尼爾溫度約 2.2 度許多，而在比熱測量的分析，在絕對溫度二到十一度之間，只有相當於百分之十的磁性無序變化(magnetic entropychange)，這樣的現象同樣地存在於其它含有鐠離子反鐵磁相變的高溫超導相關系統中。而Bi2Sr2PrCu2O8 的磁化率測量顯示在絕對溫度 2度以上並沒有任何磁性異常變化，另外我們在鐠離子的位置上用一些鈣離子取代，發現在百分之四十的鈣離子取代時，此系統在絕對溫度 2度以上仍然保持其半導體特性以及磁性測量顯示其順磁性。而在百分之五十及六十的鈣離子取代時，電阻的測量顯示出其高溫的金屬性及低溫的超導性，另外此二樣品磁化率的量測也同樣地顯示出在絕對溫度大約在七十度及六十度以下開始呈現超導之抗磁性，所以我們知道了此系統中金屬與絕緣體相變的條件，而這樣的結果與其它稀土元素在此系統中有同樣的影響。