外延Pb-Zr-Ti-O/Y-Ba-Cu-O异质结的制备研究

应用磁控溅射法在SrTiO3(STO)单晶基片上原位制备了Pb(Zr,Ti)O3/YBaCu3O7(PZT/YB-CO)异质结,X射线衍射、透射电镜和选区电子衍射结果表明PZT/YBCO为外延生长,磁化率的测量结果表明YBCO的超导转变温度接近90 K,外延铁电体/超导体异质结的制备为进一步研究铁电性、超导性以及铁电体/超导体复合器件奠定了基础.     

一类变分问题阶梯结构解的存在性

近年来,对空间对照(强反差)结构解进行了大量研究[1～10].所谓空间对照结构解是指下面两种解:第一种是具有阶梯结构的解,它在相平面或相空间上对应于异宿轨道;第二种是具有脉冲结构的解,它在相平面或相空间中对应于同宿轨道.该问题的研究具有很重要的意义.例如在量子力学、自组织化学和超导现象中都出现这种类型的空间对照结构解.本文主要研究在某类变分问题中阶梯结构解的存在性并构造它的渐近解.     

PZT/YBCO异质结电容在超导临界温区反常跳变的机理研究

运用HP4284A通过对不同质量样品的实验研究比较,对PZT/YBCO异质结电容值在超导临界温区的跳变行为进行了系统的研究,以一个物理参数等效电路模型,揭示了PZT/YBCO异质结电容值在超导临界温区跳变行为的起因,给出薄膜的漏电阻,氧化物电极的自电阻及测试所用信号频率与超导临界转变温度区电容跳变幅度间的定量关系。     

直流-射频超导光阴极电子枪

直流-射频超导(direct current-superconducting radio frequency, DC-SRF)光阴极电子枪是由北京大学射频超导加速器实验室提出并发展的一种连续波电子源,可产生MHz及以上重复频率、皮秒至亚皮秒脉冲、Me V能量的电子束.作为一类重要的超导型光阴极电子枪, DC-SRF将具有高量子效率的半导体光阴极与射频超导加速腔分离,成功地解决了二者之间的兼容问题,并具有结构紧凑、暗电流低等优点. DC-SRF光阴极电子枪的研发经历了样机、DC-SRF-I及DC-SRF-II三个阶段,其中, DC-SRF-I于2014年实现稳定载束运行,并开展了系列应用实验; DCSRF-II于2021年建成, 2022年实现100 p C束团电荷量、1 MHz重复频率的连续波模式运行,暗电流小于1 pA,归一化发射度达到亚mm-mrad级,综合性能指标处于领先地位.本文总结DC-SRF电子枪的研究工作,主要内容包括DCSRF-I电子枪、DC-SRF-II电子枪、光阴极与驱动激光等.     

梦想与幻灭:超导超级对撞机的曲折命运

超导超级对撞机(SSC)是物理学家为了实现高能质子之间的碰撞从而“击碎”质子而计划建造的一台巨型加速器,其目的是验证粒子物理学的“标准模型”理论。SSC工程由美国能源部主持,但因其造价高昂而从一开始就受到多方质疑和批评,自20世纪80年代末正式启动之后不到5年,美国国会就终止了SSC计划,从而也埋葬了科学家的最高梦想。本文对超导超级对撞机产生的科技背景及其短暂而曲折的一生做了介绍,并对SSC计划夭折的经济、政治和社会背景进行了思考。     

氢元素在镍氧化物超导体中的重要作用

氢(H)是宇宙中最轻的元素,对大多数最先进的表征技术不敏感,因此很难确定其在材料中的存在和分布.但H元素就像一把“隐形的钥匙”,在材料科学中开启着不同寻常的物理性质. 2019年,无限层结构镍氧化物超导材料(镍基超导)的发现,激励了研究人员寻求更多类似于铜氧化物的新型高温超导材料,以及探究高温超导机理中晶体结构和电子结构的关联.目前,镍氧化物超导体主要通过金属氢化物的拓扑还原制得,随之而来的问题是:在镍基超导中CaH₂辅助的拓扑还原是否会在薄膜中引入“额外”的H元素,并影响其超导态?本文着重回顾了H元素对材料物理性能的影响规律,重点介绍了近年来镍氧化物中H存在的痕迹、H元素在材料内部的原子占据位置,详细分析了H元素对镍基材料超导电性的影响机制,并对今后该领域的研究方向和重点展开了开放性讨论.     

铁基高温超导材料的角分辨光电子能谱研究

高温超导电性是近代凝聚物理关注的核心问题.高温超导的研究一方面具有重大的应用前景,另一方面推动了多体关联凝聚态物理理论和计算的发展.铁基高温超导材料是除铜氧化物高温超导外的第二类常压条件下的高温超导材料.在对铁基高温超导的研究过程中,研究者利用角分辨光电子能谱技术对铁基高温超导材料的电子结构、对称破缺相、超导能隙等进行了详细的研究,为揭示铁基高温超导配对机制提供了重要的实验依据.近些年,角分辨光电子能谱实验更是在一些铁基高温超导材料中发现了拓扑超导存在的证据.本文将对铁基高温超导材料的角分辨光电子能谱相关工作进行总结.     

YBCNO中相变、超导转变温度和结构块的关联

用热重分析,扫描量热分析,直流磁测量和变温X, 射线衍射对固态反应法制作的YBa₂Cu_3-xNi_xO_7-δ (x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25)多晶样品进行了物性分析和Rietveld拟合。热分析发现熔化前在400℃和850℃分别存在2个相变,仔细测量得出相变发生时随掺杂量增加,失重量和吸热量减少,超导转变温度T_c降低。结合YBCO中氧扩散机制和块模型,相变机理解释如下:400℃的相变直接来自于岩盐块,对应于正交- 四方转变的起点;850℃相变对应于正交- 四方转变的终点,此时Cu(2), O面中的O(2)和O(3)重排,一些O通过O(4)桥原子进入O(1)位,最后逸出晶胞,因而850℃相变与钙钛矿关系密切。拟合结果证实了这点。钙钛矿块和岩盐块的块间结合能计算表明:随掺Ni量增加,块间结合能升高,T_c降低。说明局域结构变化对超导电性和热性能具有独特的影响。     

论物质的超导电性

本文提出了一个全新的理论来解释各种超导现象产生的原理.     

在微腔中利用超导量子干涉仪实现GHZ纠缠态

在这里，我们提出一种实现多粒子的Greenberg Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态方案。是将超导量子干涉仪植入单模微腔中，在大失谐的情况下完成纠缠态的制备。在这种方法中，GHZ能被制备而不需要任何测量。在整个制备过程中微腔和超导量子干涉仪是没有信息交换的，因为腔一直处于真空态，没有任何光予，这样对腔的品质因数要求就比较低。