銅氧化物高溫超導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)與理論研究

前言

中國高等科學(xué)技術(shù)中心（CCAST）和中國科學(xué)院物理研究所、國家超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)物理學(xué)院、清華大學(xué)高等研究中心聯(lián)合在2008年3月1日～5日舉辦一次題目為“高溫超導(dǎo)機(jī)制研究態(tài)勢評估的研討會(huì)”。邀請實(shí)驗(yàn)方面和理論方面的第一線的專家作綜述介紹，企圖從全局的視角回顧高溫超導(dǎo)二十多年來研究取得的共識(shí)的主要結(jié)果和分歧的要點(diǎn)以及有影響的理論模型可解決和無力解決的方面。從而明確進(jìn)一步努力的方向并激發(fā)起對高溫超導(dǎo)研究的新的熱情和動(dòng)力。要求報(bào)告人客觀地介紹實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)及存在的問題，無偏見地介紹理論研究的態(tài)勢，為較深入地討論提供出真實(shí)的狀況及建議。這次會(huì)議取得了很大的成功，達(dá)到了目的。報(bào)告人做了精心的準(zhǔn)備，報(bào)告簡潔精辟。與會(huì)者熱情地投入、認(rèn)真地討論，普遍反映收獲很大。就在籌備、開會(huì)、準(zhǔn)備出文集的這個(gè)時(shí)間段，即2008年，一類新型超導(dǎo)體——FeNi基氧硫族層狀超導(dǎo)體占據(jù)了超導(dǎo)領(lǐng)域的中心，其中我國的科學(xué)家做出了世人矚目的貢獻(xiàn)。經(jīng)過一年左右的探查，基本上理出了概貌。我認(rèn)為可以概括地說：在zrCuSiAs類結(jié)構(gòu)的幾百種材料中僅有Fe基小家族具有高超導(dǎo)電性。從目前已有的實(shí)驗(yàn)可以初步看出，它們是介于BCS超導(dǎo)體與銅氧化物超導(dǎo)體之間，靠近：BCS又有銅氧化物痕跡的一類超導(dǎo)體。其特征為：電聲作用較強(qiáng)，具有畸變s波對稱；但在Tc溫度之上又顯現(xiàn)電子電子相互作用跡象——電阻率paT2；母化合物是差金屬，既不是近自由電子也不是絕緣體；不應(yīng)是k空間配對，也不是完全實(shí)空間配對，其Hc2介于BCS與銅氧化物超導(dǎo)體之間，50～60T（低Tc樣品顯示有更高的Hc2）；ARPES與能帶計(jì)算吻合較好，說明它們是弱關(guān)聯(lián)的多帶系統(tǒng)；穿透深度λ約為190nm；這個(gè)層狀化合物家族在Fe層內(nèi)是直接交換，層間是離化作用；超導(dǎo)區(qū)與磁性近鄰，但是否共存仍有待進(jìn)一步研究；除了磁有序隨摻雜演進(jìn)有待補(bǔ)充數(shù)據(jù)外，贗能隙是否存在仍是爭論問題之一；總之，制備好的單晶仍是當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)，將對一些實(shí)驗(yàn)屬性給出結(jié)論性的結(jié)果。它將有助于人們準(zhǔn)確地概括這個(gè)小家族的共性及樣品差異，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)理的研究。可以肯定的是，銅氧化物超導(dǎo)電性的機(jī)制研究是更緊迫的任務(wù)。搞清楚它們這個(gè)極端情形，才可能促進(jìn)介于BCS與銅氧化物超導(dǎo)電性的中間的這個(gè)新家族情形的思考。作為銅氧化物高溫超導(dǎo)的重要對照體系，也必將相互促進(jìn)兩個(gè)體系的機(jī)理研究。超交換作用應(yīng)該放在極其重要的地位和出發(fā)點(diǎn)來構(gòu)建高溫超導(dǎo)銅氧化物機(jī)制理論的框架。

內(nèi)容概要

本書匯集了超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方面和理論方面的第一線專家的綜述介紹。這些作者立足于他本人熟悉的工作，并從全局的視角，回顧了高溫超導(dǎo)二十多年來實(shí)驗(yàn)研究取得的共識(shí)的主要結(jié)果和分歧的要點(diǎn)以及有影響的理論模型可解決和無力解決的方面，并力爭給出明確進(jìn)一步努力的方向。這本文集的出版會(huì)對我國高溫超導(dǎo)電性機(jī)制的研究起到推動(dòng)作用。    本書適合超導(dǎo)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究生、教師及研究人員使用和參考，對凝聚態(tài)物理相關(guān)人員也是值得一讀的參考書。

作者簡介

韓汝珊，教授，博士生導(dǎo)師。1959年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系。現(xiàn)為中國高等科學(xué)技術(shù)中心顧問委員會(huì)（CCAST）委員，北京大學(xué)科學(xué)與工程計(jì)算中心學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，納米器件物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一后學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。長期從事電字結(jié)構(gòu)理論，高溫超導(dǎo)理論，納器件物理等方面的物理研究。因參加高溫超導(dǎo)研究，曾獲1989年國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和北京大學(xué)特等獎(jiǎng)；因參加C60研究，曾獲1994年國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。因編著《高溫超導(dǎo)物理》，獲北京市教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（2000）、國家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（2001）。

書籍目錄

銅氧化物高溫超導(dǎo)體的電子態(tài)相圖關(guān)于相圖的補(bǔ)充 高溫超導(dǎo)體的紅外光學(xué)響應(yīng) 高溫超導(dǎo)體的核磁共振研究 角分辨光電子能譜對高溫超導(dǎo)體中多體效應(yīng)的研究 高溫超導(dǎo)體ARPES研究——能隙、贗能隙和時(shí)間反演對稱破缺 高溫超導(dǎo)體掃描隧道譜研究新進(jìn)展 Bi2Sr2CaCu2O8+δ（Bi2212）超導(dǎo)體的本征電子隧道譜 高溫超導(dǎo)銅氧化物的輸運(yùn)性質(zhì) 高溫超導(dǎo)體的能斯特效應(yīng)和相位漲落圖像 高溫超導(dǎo)體的極低溫?zé)醾鲗?dǎo)特性.. 拉曼散射在高溫超導(dǎo)中的應(yīng)用 銅氧化物超導(dǎo)體超導(dǎo)態(tài)低能激發(fā)和正常態(tài)的費(fèi)米弧基態(tài) 基于二維Hubbard、t-J及Gossamer模型的高溫超導(dǎo)理論有關(guān)研究進(jìn)展 高溫超導(dǎo)銅氧化物物理學(xué)：無修飾的（plain vanilla）RVB形式 電子型摻雜銅氧化物高溫超導(dǎo)體兩帶模型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 銅氧化物高溫超導(dǎo)體自旋動(dòng)力學(xué)的理論描述 基于輔助玻色子表示的RVB有效場理論及其對于高溫超導(dǎo)機(jī)理問題的應(yīng)用 高溫超導(dǎo)：從反鐵磁到共振價(jià)鍵態(tài)——Kramers超文換機(jī)制

章節(jié)摘錄

插圖：4．CuO2面內(nèi)紅外光譜能否觀察到超導(dǎo)能隙下面我介紹一下關(guān)于高溫超導(dǎo)體ab面內(nèi)紅外譜能不能觀察到超導(dǎo)能隙，這和最近實(shí)驗(yàn)方面的進(jìn)展是聯(lián)系在一起的。在本文開始的時(shí)候已經(jīng)提到，就高溫超導(dǎo)體來說這是一個(gè)二十年來一直爭論的問題。一個(gè)占支配地位的觀點(diǎn)是，高溫超導(dǎo)體CuO2平面是處在清潔極限，原則上超導(dǎo)能隙在紅外譜上是看不到的，實(shí)驗(yàn)所看到的特征是模式耦合導(dǎo)致的。但是最近的一些實(shí)驗(yàn)研究表明實(shí)際上這個(gè)事情比較復(fù)雜，超導(dǎo)能隙能夠直接體現(xiàn)出來。圖17是1990年初的一篇文章，是關(guān)于紅外光譜探測超導(dǎo)能隙問題，明確地在題目里面就提出來：在一個(gè)干凈的高溫超導(dǎo)體里面是看不到能隙的。前面已經(jīng)提到了，在雜質(zhì)散射很小的清潔極限下1／t應(yīng)該是比超導(dǎo)能隙小很多。即使把載流子譜權(quán)重都變成超導(dǎo)，在超導(dǎo)態(tài)全部凝聚的話，在24這個(gè)能量位置譜重的變化是非常小的，難以看出變化。理論上對于超導(dǎo)的博戈留波夫準(zhǔn)粒子，跨越能隙的電子躍遷矩陣元?jiǎng)偤脼榱?。所以理論上在清潔極限情況下也是嚴(yán)格看不到能隙的。對d波的超導(dǎo)體理論上也是同樣的情況，如果在清潔極限的情況下，在兩倍超導(dǎo)能隙位置看不到能隙打開引起的譜的變化。

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《銅氧化物高溫超導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)與理論研究(精)》由科學(xué)出版社出版。

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