高温超导体的电子配对机制

高温超导体中的电子配对机制是高温超导机理研究中一个重要的课题.经过近30年的研究,人们已经逐步取得了磁性关联是导致高温超导体电子d-波配对驱动力的共识.但是如何从这一共识出发理解高温超导体的复杂物理性质,尤其是与欠掺杂区域的赝能隙现象相关联的一系列反常物理性质,仍然是一个重大的挑战.解决这个问题的关键在于理解强关联效应导致的高温超导体电子的巡游-局域二元性.     

多元FeSe基超导材料的结构与物性

对FeSe基多元超导化合物的制备、晶体结构、相分离和超导性质等进行了详细的介绍.首先,利用碱金属插层的方法,制备出了三元K_xFe_(2–y)Se_2超导体,其超导转变温度为31 K,是当时FeSe基超导体的新纪录.同时,利用高温自助溶剂方法,制备出了K_xFe_(2–y)Se_2的晶体样品,并对其晶体结构、相分离和电子结构进行了细致的研究,从其特殊的费米面构型,可以看出K_xFe_(2–y)Se_2是区别于FeAs基超导体的新型高温超导体系.其次,通过低温液相法的制备手段,获得了多种碱金属插层FeSe的高温超导体,超导转变温度为30~46 K,大幅提高了FeSe基超导体的转变温度记录.在低温和中温区制备的FeSe基超导体中,存在极少量的Fe空位,可以精确标定超导相成分和电子结构,为研究FeSe基超导体甚至Fe基高温超导体的微观机理提供重要的实验证据.     

高温氧化物超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中铜核的四极共振(NQR)研究

本文报道对高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中~(63)Cu的核四极共振研究。在高温超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,铜氧起着十分重要的作用。由于NQR能提供每一个铜位周围电子构态方面的微观信息,因此,该方法已成为揭示高温超导电性的有力工具。     

用超冷原子实验求解理论物理的强关联Hubbard问题

量子物质的许多行为常常令理论物理学家头痛. 例如高温超导体, 其中的机理至今仍未被真正理解. 某些磁性金属(如锰-硅合金)的电阻随温度的升高按照T1.5的规律变化, 而不像一般金属那样遵从T2规律. 还有一种情况, 当中子被紧紧压挤在一起时, 其中的夸克会失去它们的全同性, 形成单一均质的流体——夸克-胶子等离子体. 宇宙学家认为, 这种等离子体最早形成于大爆炸之后的几微秒, 最近在美国Brookhaven的相对论重离子对撞机(RHIC)中. 也观察到了这种单一均质的等离子体. 上述这些量子物质有一个共同点: 即在组成这些物质的粒子之间有着很强的关联性. 对于弱关联的材料, 相对来说容易理解. 我们可以从无相互作用粒子出发(如理想气体), 渐进引入相互作用, 而后外推得到材料中粒子总体的运动行为. 然而对于强关联材料, 例如高温超导体, 不可能从“理想电子气”或“晶格振动之独立正则模式”的思路加以解释.     

高温铜氧化物超导体中费米弧和费米口袋共存

高温超导体母体欠掺杂区费米面的拓扑形状是理解高温超导体奇异物性的最基本问题,也是20多年来在理论和实验两方面一直争议不断悬而未决的重要问题.中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室(筹)周兴江研究     

77K下Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶Bi-O面的高分辨的STM图象

扫描隧道显微镜(STM)是一种新型的、不断发展着的表面分析仪器,能够提供材料表面的原子结构和电子性质等重要信息.用 STM 研究高温超导体已受到广泛的关注;其中研究得最多的是 Bi_2Sr_2CaCu_2O_8(简记 Bi-2212)单晶.因为通过解理 Bi一2212单晶能得到光洁的、在空气中和在真空下都很稳定的 Bi-O 面,便于 STM 研究.此外,现在已经一致认识到铜氧化物高温超导体的超导电性主要来源于 Cu-O 层.不过,以 Bi-2212为例,Bi-O 层也起着向 Cu-O 层提供空穴型载流子,将部分 Cu~(2+)离子变成 Cu~(+3)离子,使 Bi-2212变成导体或超导体的作用.因此,深入研究 Bi-O 层的结构和电子性质,对理解 Bi-2212的超导电性的来源是很有意义的.     

YBCO块材的力学性质及其与超导电性的关系

研究高温超导体的力学性质,对其实际应用有重要的意义.YBCO的力学性质,国内外已有一些研究.我们在以前的工作中,研究了YBCO块材的形变和断裂特征,以及掺银对力学性质的影响,观察到在YBa_2Cu_3Ag_zO_(1-y)中,在掺银量x=0到1.5范围内,x=0.3为最佳,此时试样的断裂韧性、硬度和断裂强度均显著提高.但迄今国内外关于YBCO块材力     

分子束外延硒化铁薄膜的超导电性

铁基超导体是继铜氧化合物高温超导体之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料.在所有铁基超导体中,β-Fe Se因具有最简单的化学组分和结构而被认为是探索超导机制的理想体系.借助于半导体工业中成熟的分子束外延生长技术,研究者实现了对Fe Se超导薄膜生长、形貌和组分在原子水平上的精确控制,并在此基础上深入研究了其超导性质.最近研究者又把Fe Se薄膜的分子束外延生长拓展到Sr Ti O3(001)衬底,发现单层Fe Se/Sr Ti O3体系的超导转变温度有超过77 K的迹象.这些研究成果为解决高温超导体的配对机制以及进一步提高超导转变温度提供了全新的途径和思路,引起高温超导和材料科学等领域的广泛关注.     

没有电阻的超导体

人们开始发现在实际生活中高温超导体的用武之地。     

YBa_(1.9)Cu_3O_(7-δ)中集体磁通蠕动对临界电流密度的影响

实验结果表明,在YBa_2Cu_3O_(7-δ)系,人为地使化学成分偏离理想配比,将引入新的小尺度缺陷并成为有效钉扎中心,使临界电流密度明显提高,且导致J_c(H)的非单调关系(即对应于磁化曲线的“鱼尾效应”).有关高温超导体中的“鱼尾效应”的起源,迄今虽有几种解释模型,但仍缺乏统一的认识,其重要原因是由于高温超导体中有效钉扎势很小而运行温度又较高,     

高温超导体材料的J_c(77.3K,20T)达到2×10~4A/cm~2

自高温氧化物超导体问世以来,人们以极大的兴趣关注其在强磁场大电流电工机器中应用的可行性.由于高温超导体存在难以克服的弱连接现象,采用常规的陶瓷粉末工艺制备的材料,其临界电流密度很低,且随磁场的升高很快退降.人们期望提高这类材料在强磁场下的J_c,以便朝实用化方向推进一步.自Jin等人采用熔融织构生长法(MTG)制备YBa_2     

铁电体/高温超导体集成薄膜的制备与性质

高温超导体的载流子浓度比常规超导体的低(对YBa_2Cu_3Q_(7-6)而言,n≌5×10~(21/cm~3)其载流子间的Coulomb屏蔽长度大,因而高温超导体中的载流子浓度易受外加电场的影响,或者说,能够由外场来调制.1991年,文献[1～3]研究了以SrTiO_3为门电极的金属-绝缘体-半导体(metal-insulator-semiconductor,MIS)型的三端器件(three terminal devices),即超导场效应晶体管(superconducing field-effect transistor,SuFET).但实际的增益只达到0.9.通过采用高介电系数的门电极可以对这种超寻场效应晶体管加以改进.理想的选择是铁电体     

用冲击波处理超导体

虽然高温超导体的商用可能性很多,但它们一般携载的电流还不足以满足许多应用,如磁体和发电机应用的要求。来自美国加里福尼亚W.J由纳利斯领导的劳伦斯利弗摩尔国家实验室的报告指出:用冲击波冲击氧化物高温超导体可以根本上增加材料携载电流的容量。     

无铜超导性

在4月,贝尔实验室宣布了一种具有惊人特征的高温超导体的制作:该超导体不含铜。自从两年半前发现氧化铜材料在高达30K的记录下有超导性以来,发现的任何高温超导体都含有一套铜一氧层,而且研究人员想知道铜是否是必须的。由罗伯持·凯文和伯特伦·巴特洛哥领导的贝尔实验室的一个研究组已经证明铜不是必须的。这种新材料是钡、钾、铋和氧以Ba_0.6、K_O.4、BiO_3     

Bi系高温超导体中的分形现象

自Mandelbrot提出描述实空间标度不变性的分形几何学以来,这一理论已成为人们认识复杂物质系统的有力工具,其在凝聚态物理上的应用越来越活跃.我们利用透射电镜作材料的微结构观察分析时,首次在Bi系高温超导体材料中观察到了分形现象,本文报道这一观察结果.     

YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜在转变温区光响应机理研究

自从1986年发现高温氧化物超导体以来,超导材料在液氮温区的实用成为可能,超导应用的一个重要领域是制备超导光学探测器件。这种器件无论以测辐射热还是以约瑟夫逊结模式,都具有响应波段宽(从可见光到毫米波)、噪声小、功耗低等优异性能。由于YBa_2Cu_3O_(7-x)高温氧化物超导材料的结构特性不同于低温超导体,研究其光响应特性对高温超导体基础理     

CrAs超导体的研究和展望

重费米子超导体、铜基高温超导体和铁基高温超导体等新超导体的发现及非常规超导电性的研究一直推动着凝聚态物理学的发展.这类超导体的一个最基本特征是当长程反铁磁序被压制时会出现超导现象,而要破坏长程磁有序,除了掺杂不同元素以引入电荷载流子或者化学压力外,加压也是一种有效的调控手段.本工作在综述第一个Cr基化合物超导体CrAs的结构和基本物理性质基础上,重点介绍了通过加压CrAs的双螺旋磁性被压制,出现超导电性的衍化过程.此外也综述了CrAs的结构、磁性和超导电性等方面的后续研究工作以及其他相关新型超导体.在CrAs体系中,超导临近于双螺旋反铁磁序及出现的量子临界行为等多种实验证据表明CrAs具有非常规超导电性.CrAs超导电性的发现为探索新的非常规超导体打开了一条新路.     

2H-Na_xTaS_2中发现的一种电荷密度波相变新机理

电荷密度波(CDW)是广泛存在于固体中的一种基本的有序形态.近年来,随着在高温超导体和锰氧化物等一系列复杂体系中一些奇异的电荷有序现象的发现,探寻电荷有序的形成机理正逐渐成为凝聚态物理领域的研究热点.     

高温超导体母体相CaCuO2无限层结构的高压同步辐射结构研究

采用金刚石压砧高压装置(DAC), 对高压合成的高温超导体母体相CaCuO2无限层结构的多晶粉末样品, 进行了高压能散X射线衍射实验. 实验结果首次表明, 在0~30 GPa压力范围内, 无限层结构的CaCuO2的晶体结构保持稳定, 没有发生相变; 根据压力和体积压缩率数据, 用Birch-Murnaghan状态方程拟合, 得到压力导数B0′= 4时, 零压体弹模量B0 = 181.4±9.4 GPa.     

YBCO超导薄膜中大角度晶界引起的微波表面电阻

自从YBa_2Cu_3O_7(YBCO)高温超导体发现以来,其微波表面电阻一直是大家关注的问题之一.人们发现:尽管C取向YBCO薄膜的微波表面电阻比金属Cu低一个数量级以上,但仍远大于BCS理论的预测值,而且表面电阻与温度的依赖关系与理论预测也偏差较大.这些不一致性到底是高温超导材料的内禀性质,还是材料本身不完整性的体现,目前还难以定论.一般认为,表面电阻由两部分组成:一部分由材料的本征损耗引起的,另一部分则由材料的非本征损耗引起的.由于高温超导体的本征损耗还无法确定,所以,为了了解其本征损耗,唯一可行的途径就是首先来确定所有的非本征损耗.我们认为,YBCO高温超导薄膜的