Sanderson's电负性均衡原理与库柏对电子

库柏电子对是超导电性机制理论中电声子理论的基础.在超导电性理论的研究中占有非常重要的地位.超导材料的种类非常广泛,有单质金属、合金材料、有机化合物、非金属单质、金属与非金属掺杂材料、金属氧化物.因此对不同材料中库柏对电子起源,状态特征的认识,对于全面认识超导电性的特征具有十分重要的意义.在本文中,以电声子机制超导电性理论为基础,用电负性均衡原理研究了元素之间键的形成对超导电性影响的特征,得出了在超导材料中由于元素之间键的形成,库柏对的电子特征具有特殊的性质,库柏对电子的来源取决于承担超导电性的元素之间键的性质特征.这对于全面理解电声子超导理论具有重要意义.对于进一步研究高Tc铜氧化物超导体的超导电性机理具有重要的指导性意义.     

超导电性理论特征

超导材料的种类非常广泛,有单质金属、合金材料、有机化合物、非金属单质、金属与非金属掺杂材料、金属氧化物等.从超导电性特征又分为非常规超导材料和常规超导材料.因此从超导电性的起源研究超导电性理论的特征具有重要的意义,既是重要的理论研究,又对合成、制备各种新型超导材料具有指导意义.分析研究了超导电性的本征特点,分别从超导的基本物理图像、同位素效应、超导转变温度计算公式表示等方面给出了常规超导体和非常规超导体的全面描述.同时理论上计算了一种有机复合超导材料.     

Cu、O同位素效应与高Tc超导体超导电性机理

Cu元素、O元素在铜氧化物高Tc超导体中对超导电性的产生,超导转变温度的变化,掺杂元素的特征效应具有决定性作用。对Cu元素、O元素的性质特征认识,成键特点,以及在铜氧化物高Tc超导体中的同位素效应清楚的理解,对全面揭示高Tc铜氧化物超导体超导电性机理具有关键作用。通过分析Cu元素、O元素在铜氧化物超导体中的同位素效应,得出了高Tc铜氧化物超导电性的机理仍是电声机制,CuO2平面上的Cu元素,O元素的声子直接参于电声子配对,CuO2平面上的Cu、O元素的键态的声子模对电声配对具有决定性作用。     

电声机制能形成高的超导转变温度Tc

电声子机制能否形成高温超导电性,是超导理论和材料研究的极为重要的课题。本文以Ginzburg原理、Eniashberg方程讨论了在不同的关联态下,电声子形成高的超导转变温度的特征,并以超导材料的本征结构特征讨论了高T_c铜氧化物超导体的结构对高T_c产生的特征。得出:传统电声子理论中对超导材料T_c的值的无特定的限制性,用超导材料的双体结构的物理模型讨论,得出了超导电性机理的电声子机制能形成高的超导转变温度。进一步对高T_c铜氧化物超导体中的电声子的特性给出了一个明确的结论。     

元素性质参数在超导研究中的影响

本文通过分析在超导电性研究中所采用的元素性质参数的影响和所得出的结果。证明微观结构决定宏观性质的规律同样适用于超导电性的研究。进一步研究元素性质参数的实质,揭示出元素的电子构型决定元素的性质,进而决定材料的超导电性性质之间的连锁关系。这对于制备新的超导材料,探索超导机制都是有意义的。     

铁基超导材料FeTe0.5Se0.5的第一性原理研究

采用第一性原理计算了FeTe0.5Se0.5在两种不同结构模型下的电子结构、晶格动力学以及电声子相互作用.结果表明:用两种结构模型计算得到的电子结构大致相同,费米面附近的态密度主要来自Fe d电子的贡献.对两种模型我们根据不可约表示分析了Γ点的光学模频率,并给出了声子谱及声子态密度.用模型1和模型2计算得到的电声子耦合常数λ分别为0.20和0.22,都非常弱,无法解释实验上较高的超导转变温度.因此,超导材料FeTe0.5Se0.5和其他的铁基超导材料一样,都不属于常规的电声子耦合超导材料.     

金属小粒子超导电性的增强与减弱效应

用无规矩阵理论对BCS理论进行修正,得到一种处理金属小粒子超导电性的新方法,用这种方法我们发现：对于自旋s=1/2的金属小粒子,仅具有超导减弱效应;而处于s=0态的金属小粒子,同时具有超导增强和超导减弱效应,并且,金属小粒子超导电性能隙与转变的 关系与宏观金属中的非常类似。     

碱金属单质的奇异高压行为

碱金属元素单质(锂、钠、钾、铷和铯)的原子最外层只有一个近自由的s电子, 在常温和常压下碱金属单质具有简单的体心立方结构. 在压力的作用下, 碱金属原子间距减小, 电子轨道重叠程度增加, 导致电荷发生重新分布(如, s→p或s→d电荷的转移), 引起一系列复杂的结构相变发生(如长程无序非公度结构的形成). 伴随结构相变的发生, 碱金属单质的电子性质也发生了很大的变化, 比如锂和铯出现了超导电性, 更令人惊奇的是锂和钠在高压下还发生了有违传统高压理论的金属到绝缘体的转变. 文中总结了5种碱金属元素单质锂、钠、钾、铷和铯在高压下的丰富结构相变行为, 介绍了各种新型高压相结构, 分析了相变产生的物理机制, 阐述了锂和铯的高压超导电性, 并重点介绍了锂和钠的金属-绝缘体相变. 最后我们还展望了碱金属元素单质的未来高压研究的重点.     

高T_c超导电性的声子-激子联合机制

本文根据高T_c氧化物超导材料的性质及其能带计算结果,提出了高T_c超导电性的声子-激子联合机制,在Eliashberg强耦合超导理论的框架下推出了声子-激子联合机制的超导转变温度T_c公式,并解释了同位素效应和相干长度的新特性。     

AlB_2型结构WB_2点阵动力学的第一性原理研究

对Al B2型结构的二硼化物的超导进行了大量研究,试图寻找新的高温超导体。为了研究硬材料WB2的超导电性,利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Al B2型结构WB2的点阵动力学性质,并与高温超导体Mg B2的相关性质作了比较。WB2的能带在费米能级沿Γ-A方向有两条双重简并的能带。带心声子计算结果表明,声子频率全部来源于B原子振动关联模式的贡献。高频率的B1g和E2g两种声学模式的电声耦合作用较强且对超导电性起着决定性的作用。WB2有着与Mg B2类似的高温超导性质。     

基于第一性原理计算ReB2的点阵动力学

为了研究新型超硬材料ReB2的低温超导特性,利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物ReB2的点阵动力学性质,并分析了不同原子对电声耦合作用的贡献.计算结果表明,对于相同原子振动模式的频率,沿c方向振动的频率总是大于在a-b平面内振动的频率.轻原子B对电声耦合作用的贡献最大,而总的电声耦合...     

导电物质量子理论 超导

1911年荷兰物理学家H．K．Onnes在研究低温下水银的电阻率随温度的变化的时候,观察到在4．2K附近水银电阻突然消失,他把汞的这一新状态称为超导态。以后又发现许多其他金属也具有这种超导电性,但并非所有的金属元素都表现有超导电性。研究表明超导现象依赖于晶格结构和费米面,具有明显的抗磁性。J·巴丁、L·N·库珀和J·R·施里弗3人于1957年建立了关于超导态的微观理论,简称BCS理论。它认为超导电性的起因是费米面附近电子之间存在着通过交换声子而发生的吸引作用,由于这种吸引作用,费米面附近的电子两丽结合成对,叫库珀对。从而解释了大量的超导现象和实验事实。     

BCS理论实质的量子力学分析

本文在BCS理论基础和实验基础上,从量子力学的角度分析了BCS理论的实质问题:(1)金属在进入超导态后结成库柏对;(2)电子之间有一种吸引力(电子—声子相互作用)使它们处于配对的束缚态。最后简要地评价了BCS理论。     

TiB_2等C_(32)型化合物价电子结构分析

根据余瑞璜提出的“固体分子的经验电子理论”,在徐万东和余瑞璜处理过渡金属化合物晶体结合能及熔点理论基础上 ,研究 Ti B2 等高性能材料电子结构 .发现 IVB,VB族元素的硼化物熔点都比相应的单质有较大提高 ,原因是组成元素的杂阶升高 ,单键半距随杂阶升高而逐渐下降 .其杂阶组合与结合能及熔点的密切联系 ,表明用经验电子理论进行电子结构分析可为材料设计提供有力的理论指导 .另外几种金属化合物的键距差分析和结合能及熔点的计算实现了传统固体理论不能进行的复杂结构晶体电子结构及性能分析     

光超导波中正常态声子行为研究:声子对束缚态

考虑了光超导波理论中光声相互作用的高阶项，研究了声子与双光子的相互作用，利用推广的光子库柏对算符，在平均场近似下得出两动量相反的横光学声子可以通过交换虚光子库柏对产生一个有效的吸引力而形成声子对束缚态，其准粒子是由声子和库柏对组成的复合准粒子，讨论了这种情况下的光超导波基态能．     

高T_c铜氧化物超导体的低密度载流子特征

用电负性均衡原理研究在高Tc铜氧化物超导体中由于元素中有化学键的形成,形成了低密度载流子浓度并对超导电性产生了强烈的影响;由于元素之间形成化学键,电子密度的分布在超导材料中的不均匀性,使得超导材料中形成宏观物理性质不同的板块结构。     

“单原子相”金属氢的第一性原理研究

系统研究了"单原子相"金属氢的结构、电子行为、动力学和电子—声子耦合特性.此结构被认为是最为可能的高压单原子相结构.通过超导电性的系统分析指出"单原子相"金属氢中存在着强烈的电子—声子相互作用.当压强P=539 GPa时,超导转变温度达到291.40 K,接近于室温超导体.     

元素的电负性

元素的电负性这一概念,在化学上广泛用来阐明元素的化学性质以及化合物中键合原子之间的化学键特征,是一个重要的具有实际意义的基本概念。 1932年,L.Pauling首先提出元素的电负性涵义是:“原子在分子中吸引电子的能力”或“分子中的键合原子对成键电子的吸引能力”。 在由A、B两原子构成的A—B键中,如果两原子吸引成键的共用电子对的能力相同,     

高温氧化物超导性与电负性的关系

自Bednorz和Muller发现高温超导以来,由于超导体的量子模型较为复杂,很多人开始寻找超导电性的经验规律.Pauling电负性标度的是分子中原子吸引电子的能力,反映了电子与晶格的静电作用,因而元素的电负性与元素的导电情况进而与超导现象有着密切的关系.     

碱金属掺杂C60超导体的结构与物性

1991年刚发现的碱金属掺杂C_((?)0)超导材料对于理论上研究新的超导机制与进一步开发更高转变温度的超导有机材料都有着重要的意义。本文介绍并讨论了这一材料的结构与电子性质。