铜氧化物高温超导中铜氧面电子结构的扫描隧道显微镜观测

铜氧化物高温超导体的超导机理是近30年来凝聚态物理研究领域的一个重大科学难题.赝能隙和d波配对对称性是对铜氧化物超导体研究所得出的重要实验观察.然而,过去的宏观测量描述的是超导层和电荷库层性质叠加的结果;而微观表面探测主要在实验上易获得的电荷库层进行,无法保证其测量结果能真实表征夹在电荷库层之间的超导结构单元(CuO_2).因此,获得铜氧化物高温超导体的超导层CuO_2且对其进行直接测量是非常必要的,对揭示其高温超导机理具有重要的科学意义.本文综述最近五年内对铜氧化物中CuO_2层相关的扫描隧道显微镜研究结果,对铜氧化物中赝能隙及其与超导电性的关系进行讨论.这些研究为理解高温超导机理提供了重要的思路.     

高温超导薄膜的原子尺度制备和表征

高温超导体因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为30余年来凝聚态物理学备受关注的前沿方向之一.探索和发现新型高温超导体并以此建立非常规高温超导电性的物理机制是超导物理学家们长期追求的目标.本文从高温超导体的研究现状和瓶颈出发,介绍基于异质外延薄膜高温超导电性的原子尺度研究,阐述近年来分子束外延技术在高温超导薄膜制备和量子调控方面取得的研究进展.在外延薄膜超导特性表征方面,着重介绍基于原位扫描隧道显微镜对超导层的原子尺度研究.在新型高温超导体探索方面,主要介绍基于异质外延薄膜界面超导体系的构筑.本文侧重于展示实验设计思路、研究方法以及对高温超导电性微观机制的理解,力图以此启发相关领域的研究人员.     

前言·发展中的清华大学物理系

值清华大学成立100周年之际,物理系与《中国科学》合作,出版清华大学百年校庆·发展中的物理系.专刊对物理系目前的主要研究方向进行了介绍,并收录了物理系教师在凝聚态物理、光学、原子分子物理、     

纳信息功能器件系统的关键科学问题和发展趋势

本文综合评述了国内外纳电子器件和新原理的纳功能器件的最新进展,指出硅基微电子技术正在向与新的、目前尚不明确核心技术的纳信息技术共同发展的方向转型,这是我国信息技术和产业后来居上的重要机遇。基于纳尺度各种显著的物理效应和多场耦合原理,开展低维纳功能器件的新原理、新性能、新架构的深入系统的研究,具有重大科学与现实意义。这类纳信息功能器件与硅芯片技术相融合的设计、工艺和技术将是需要突破的重大问题。随着纳米科学技术研究的重点向功能化器件系统方向发展,如何加强以产业发展为背景的研究,特别是加强微纳电子、芯片设计制造业与纳米科技基础研究的结合,加强微纳硅工艺与新的纳米技术的结合,加强高水平科学研究发现与关键技术创新的结合,是我国纳米科学技术发展的重要问题。     

0.1meV能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态探测中的应用

本研究利用低温扫描隧道显微镜研究了吸附在超导体表面上的磁性杂质诱导的束缚态。通过提高扫描隧道谱的能量分辨率,可以观察到对应于不同角动量散射通道的多重束缚态。该工作提供了一种探测单个自旋态以及研究磁性与超导相互竞争等的灵敏实验手段。     

振奋:研发对磁场有灵敏反应的新材料有望

正我们这个宇宙是由很多很多基本粒子组成的,基本粒子包括大家熟知的质子、中子、特别是电子,以及刚才介绍的各种各样的重子等等。我们对粒子的分类,所有的基本粒子可以分为两类,一类叫玻色子,一类叫费米子。我们所熟知的电子属于费米子的序列,光子就属于玻色子序列。对于费米子来讲,一个微观状态只能容纳一个费     

拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

高温超导新进展专题·编者按

正超导电性是凝聚态物质里一种电子体系宏观量子凝聚效应,具有零电阻和完全抗磁性等一系列神奇的特性.高温超导则通常是指少数材料(如1986年发现的铜氧化物)在较高温度下(77 K)就可以发生的超导现象,涉及凝聚态物理中许多基本概念和最前沿的问题,以其独特的魅力不断地吸引着世界范围内物理学家的广泛关注.区别于Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论框架下的传统超导体,高温超导体具有异常复杂的晶体结构和相图,从而     

量子反常霍尔效应研究进展

量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应相关机理的深入研究、基于量子反常霍尔绝缘体的各种异质结构的制备及性质研究,以及可能具有更高工作温度的量子反常霍尔效应材料体系的探索等.这些研究进展对量子反常霍尔效应的未来发展方向和凝聚态物理的发展具有重要的启示作用.     

高能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态和低维超导电性研究的应用

在发展高能量分辨率扫描隧道谱的基础上,实现了基于自旋翻转的非弹性隧道谱,从而实现了对单自旋态的探测,并成功在单分子尺度上研究了自旋间的超交换作用.还探测到了磁性原子在超导能隙中诱导的多重束缚态,并利用这些束缚态在单原子尺度上研究了自旋间的相互作用,在实空间实现了对单个原子的化学识别.利用低温扫描隧道谱,证明生长在Si基片的单原子层厚的铅和铟薄膜为超导体,这是至今报道的最薄的超导体.