铜氧化物超导体中压致超导-绝缘体量子相变

按照固体能带理论,固体的导电性质通常是由其能带结构所决定的.对于具有能隙的绝缘体或半导体,在压力的作用下其能带的展宽可以使能隙闭合,从而使系统发生绝缘体-金属相变,甚至在低温下呈现出超导电性.这种绝缘体-金属相变被称为“威尔森相变”.而“反威尔森相变”,即在压力的作用下产生金属(或超导体)-绝缘体转变是经典理论不能预测或解释的问题.本文将主要介绍最近在空穴掺杂铋系铜氧化物高温超导体中发现的压力导致的超导-绝缘体量子相变,并对其形成机制和生成绝缘相的性质进行了简要讨论.新发现的铜氧化物高温超导体中压致超导-绝缘体量子相变不仅提供了一个强关联电子系统在压力下产生奇异量子态的新范例,也说明了超导与其紧邻量子态在压力调制参量作用下所表现出的“同源性”,这为深刻理解强关联电子系统中超导态与其他各种量子态之间的关系提供了新的实验依据.此外,分析了这种超导-绝缘体量子相变的普适性,并提出了在此方面开展进一步研究的一些关键问题.作者希望通过本文的介绍能使读者对铜氧化物高温超导体中高压导致的超导-绝缘体相变实验研究方面的新进展和其可能存在的普适意义有所了解,同时希望能对高温超导机理的深入理解及为最终高温...     

镍氧化物超导体的发现与研究进展

镍氧化物超导材料的发现,激发起研究人员新一轮对近似铜氧化物新型超导材料的探寻以及对高温超导机理中有关晶体结构-电子结构密切关系的研究兴趣.本文重点从具有无限层结构的掺杂镍氧化物(Nd_0.8Sr_0.2NiO₂)超导体的发现、目前的实验研究进展、对其电子结构及物理机制的研究等方面概述这类新型超导材料的基本特性,并在结尾对镍基超导体系的构建、一些亟待解决的物理和材料问题以及今后研究的方向等作开放性讨论.     

拓扑绝缘体与低维超导体的电输运特性

拓扑绝缘体这种具有新奇量子特性的物质和具有百余年研究历史的超导体都是当前凝聚态物理学领域的研究热点．本文简要介绍了拓扑绝缘体、超导体的研究背景和基本特性,重点回顾了拓扑绝缘体、超导薄膜及纳米桥、超导纳米线以及纳米尺度下拓扑绝缘体．超导异质结构的电输运特性．并对该领域的进一步发展做出了展望．     

冷绝缘高温超导电缆的稳定性研究

冷绝缘高温超导电缆的稳定性问题已经成为高温超导电缆实用化的一个重要课题.介绍了超导体的零电阻特性及低温稳定化理论.建立了超导电缆的等效电路模型和稳态电流分布数学模型.利用有限元分析软件ANSYS和数学建模对超导电缆在稳态下的径向温升进行仿真和计算.分析了均流优化前后层电流分布对超导电缆稳定性的影响.进行了高温超导电缆稳态性能测试实验,并对超导电缆在不同幅值及频率电流下的径向最大温升做了实验测量和结果分析.     

非常规超导体的核磁共振研究新进展

核磁共振作为一种重要的谱学研究手段,在非常规超导体的机理研究中发挥了极其重要的作用.近年来随着新型非常规超导材料的发现,对应的核磁共振研究也有了许多新的进展,这些工作对非常规超导电性的机理研究起到了积极的推动作用.本文将就核磁共振技术在奇宇称超导体、铜基高温超导体和笼目结构超导体这三类超导材料中的若干最新研究进展进行一个有针对性的概述和梳理.在奇宇称超导体研究方面,将重点介绍铬基超导家族A₂Cr₃As₃中铁磁量子临界点顺磁侧的超导相图的研究和自旋三重态超导的实验证据,非中心超导体YPtBi中反铁磁自旋涨落及非常规的自旋单态和自旋三重态混合的超导态的发现.在铜氧化物超导体和笼目结构超导体研究方面,将重点介绍YBa₂Cu₃O_y中强磁场诱导的电荷密度波序出现3倍晶胞(λ=3b)公度性的微观实验证据,笼目结构超导体CsV₃Sb₅中电荷密度波序和电子关联随压力的演化.希望本文对后续超导电性的机理研究、材料探索及实际应用能起...     

铁基超导材料研究进展

铁基超导体(iron-based superconductors)被认为是继铜基超导材料后的第二类高温超导家族,具有丰富的物理特性和广阔的应用前景,同时也为探究高温超导机制提供了全新的平台.利用33篇文献综述了几种典型的铁基超导体研究现状,同时简述了近期铁基超导体研究领域取得的一些进展,最后对其应用前景进行了展望.     

高压下TiS_3的结构特征和电子性质

三硫化钛(TiS_3)在电容器、热电器件以及光催化产业等方面有着广泛的应用,因此三硫化钛一直以来都在理论和实验研究中备受瞩目.众所周知,压力效应可以减小原子间的距离并且修正晶体的结构,为更深层次的研究材料的物化性质提供有效的途径.利用第一性原理的计算方法,在0～100 GPa的压力范围内,系统地研究了TiS_3的高压结构和电子性质.研究发现,压力可以有效地将常压的单斜结构转变为立方结构,相变压力为71 GPa;相变随着二维结构的坍塌,形成三维无限长S—S链状结构;更为突出的是计算结果证明TiS_3为潜在的超导体,超导临界温度高达9. 3 K.该研究为理解TiS_3的高压行为提供了重要的信息支撑.     

临界现象的现代方法

临界现象的研究是现代物理学的最有趣领域之一。本书从现代凝聚态物理学的观点出发，简要而全面地介绍临界现象和重整化群理论的原理和技术。书中讨论了磁体、超流体、超导体和规范场理论中的相变，并注意到当今物理学研究的前沿课题：超导中规范场的波动、Kosterlitz-Thouless转变、双重转换和量子相变。     

准一维Mn基超导材料研究进展

探索新的高温超导材料与揭示非常规超导机理一直是凝聚态物理研究的重点.除了铜氧化物超导体和铁基超导体这两大家族之外,其他过渡金属基非传统超导材料相对较少,其中锰基超导材料尤其稀少.晶格维度的降低通常会抑制磁有序并增强自旋涨落,可以以此为思路探索新的锰基超导体.近年来,一个新的准一维锰基材料家族AMn₆Bi₅(A=Na, K, Rb和Cs)被发现.其中, AMn₆Bi₅(A=K, Rb和Cs)在高压下表现出非常规超导电性,加深了人们对于非常规超导与反铁磁关联的认识.     

瓦尔特·迈斯纳和超导物理学初期发展

回顾了瓦尔特·迈斯纳的生平,讲述了1911～1933年人们对超导体认识上的偏见及影响人们认识超导磁性质的实验因素,介绍了迈斯纳对超导物理学发展的贡献和迈斯纳效应现象的发现.     

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.     

超导研究与未来超导技术

综述了超导体的发现和各个时期的研究成果,特别是金属间化合物MgB2研究的新成果.认为由于氧化物陶瓷材料的固有属性及一些具体技术的限制,高温超导的应用还十分有限,MgB2不久将成为有真正应用价值的超导体,低温超导技术将领先于高温超导技术.     

点接触技术在拓扑材料研究中的应用

点接触实验方法最早被用于研究固体材料中的元激发,后来发展到研究超导/普通金属界面上的Andreev反射现象,并利用这种现象探测超导序参量.随着拓扑材料以及拓扑超导领域研究的兴起,点接触实验方法在该领域也发挥了重要的作用.最近几年,点接触实验方法被用于在多种拓扑半金属材料表面诱导并探测超导信号,使其应用范围得到了进一步拓展.本文简要介绍了点接触的基本原理、利用点接触探测样品超导性质的方法以及点接触技术本身的发展,简单回顾了点接触在拓扑超导候选材料中的研究,最后介绍了点接触针尖诱导超导现象的发现以及进展.     

亚稳态新型铁硒基超导体探索

插层铁硒基超导体作为铁基超导的重要组成部分,是近年来凝聚态物理领域的研究热点.它们不仅具有高的超导转变温度(T_c),而且有着迥异于其他铁基超导体的费米面电子结构,挑战了原有的超导电子配对机理.然而由于电负性平衡的要求,使用传统高温固相反应得到的晶体无法避免相分离的发生,其中含有大量Fe空位的非超导相,严重干扰对其本征物性的研究.为获得单相的插层铁硒基超导体,人们提出了液氨法,利用低温获得无Fe空位的插层铁硒基超导亚稳相.随后,溶剂热法和水热法等低温插层方法相继被提出.本文回顾了插层铁硒基超导体的设计理念和发展历程,综述了几种典型低温插层方法及其研究进展,同时提出了未来的研究方向.     

《高Tc稀土超导材料研究》通过专家评议

江西省科学院应用物理研究所徐涤、李晓贤、喻志东等三人承担的省一级项目“高Tc稀土超导材料研究”已于1989年4月29日通过了省级专家评议.研究组提交的研究报告对二年来国内外高温超导体研究现状和前景作了详细介绍和论述,并对我省开展高温超导材料研究的必要性和可能性进行了探讨.研究报告指出,高Tc氧化物超导体的发现是科学史上的一大突破,它使超导应用可以摆脱代价昂贵、技术复杂的液态氦,而用液态氮的冷却剂,这就大大拓宽了超导体的应用范围,将使工业、科学技术和医学等的发展大大向前推进.如能发现无需任何冷却剂的室温超导体,将给人类社会带来划时代的变革.     

铜氧化物高温超导体的元素掺杂效应

简要介绍高温超导体的发展以及研究状况.实验显示,可用正电子湮没参数来表征元素掺杂对超导体的超导转变温度、结构缺陷和相变的影响.表明了正电子湮没技术是研究铜氧化物高温超导体的元素掺杂效应的有效手段.     

铁硒基超导体的高压研究进展

FeSe及其衍生化合物因表现出奇特的正常态和超导态性质,成为近年来铁基超导领域的研究热点,其中高压技术在揭示FeSe中的竞争电子序和调控高温超导方面发挥了重要作用.本文概述了利用六面砧装置对FeSe基超导体的高压研究进展,主要内容包括:(1)通过建立FeSe的完整温度-压力相图,观察到圆拱形的反铁磁相界并详细揭示了电子向列序、长程反铁磁序和超导相之间的竞争关系,结合高压下的霍尔效应测试进一步表明反铁磁临界涨落对实现高温超导具有重要作用;(2)在多个插层FeSe高温超导体中,普遍发现高压会首先抑制超导I相,然后在临界压力之上诱导出高温超导Ⅱ相,呈现出双拱形超导相图,而且最高临界温度突破50 K;(3)结合高压X射线衍射和霍尔效应测试,指出超导Ⅱ相的出现和伴随的载流子浓度提高很可能源于压力诱导的费米面重构.     

Majorana束缚态对正常金属/三量子点/超导结构输运性质的影响

正常金属/量子点/超导结构可以产生Andreev反射现象,如果在量子点上耦合Majorana束缚态(MBSs),其Andreev反射电导将发生特殊的变化,因而可用于探测MBSs.研究了MBSs对连接在正常金属和超导体之间的线型三量子点输运性质的影响,发现零费米能处的Andreev反射电导在不考虑MBSs之间的耦合时始终等于0.5G₀(G₀=2e²/h),不受量子点能级、量子点间耦合强度、量子点与电极之间耦合强度的影响,具有明显的鲁棒性.     

铁基超导体的远红外光谱学研究

铁基超导体是由日本科学家Hosono发现的具有层状结构和多带特征的非常规超导体,虽然人们利用各种实验手段对不同家族的铁基超导体进行了详尽的研究,最受关注的超导机理的问题尚未解决,也吸引着人们进行更加深入的探索.红外光谱是研究费米面附近的电子态激发以及晶格振动动力学的重要实验探测手段,在早期的超导研究中对于超导能隙的确定和电声相互作用的探测起到了重要作用.本文将主要介绍近些年国际上利用傅里叶变换红外光谱学研究铁基超导体方面的主要进展,并结合作者近些年的工作详细地阐述红外光谱的具体应用,主要包括以下几个方面的内容:(1)铁基超导体中的超导能隙;(2)(Ba,K)Fe_2As_2中的量子临界与非费米液体行为;(3)KFe_2As_2中的轨道选择性行为;(4)铁基超导材料中的电声相互作用;(5)铁基超导材料中的向列相.最后,在总结已有工作的基础上,我们对未来红外光谱在铁基超导材料中的研究做了进一步的展望.     

超导物理概述

本文简要的叙述了超导物理学的发展概况,超导体的基本性质以及它所具有的一些基本物理规律。概括地介绍了BCS理论的基本概念