物理新闻与动态

角分辨光发射谱实验证实MgB2 中的多能隙　　对MgB2 超导机理的理解关键在于其超导能隙的性质(详见《物理》 ,2 0 0 3,32 :32 5 ) .比热、光发射谱、隧穿谱和拉曼谱等实验已经提示 :在MgB2 中存在两种类型的超导能隙 ,这一点既不同于传统超导体 ,也不同于铜氧化物高温超导体 .不幸的是 ,上述实验不可能区分超导电子的动量 ,因此只能提供在整个动量空间的平均信息 .另一方面 ,能带计算给出了能隙对晶体波矢k的详细依赖关系 .从这个意义上讲 ,实验测定能隙在布里渊区内的分布 ,对验证理论和理解MgB2 中的超导机制具有重要意义 .按照Choi(…     

InGaAs(110)解理面的扫描隧道谱的理论诠释

本工作应用截面扫描隧道显微镜(XSTM)研究了 In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP异质结构的(110)解理面.扫描隧道谱(STS)测量结果显示,InGaAs的电流-电压(I-V)隧道谱呈现与衬底InP(110)面完全不同特点.InP的I-V谱呈现的零电流平台宽度(隧道谱表观带隙)接近材料带隙,可基于平带模型解释.In_(0.53)Ga_(0.47)As的表观带隙却比其带隙(室温0.74 eV)高出约50%.这反映了针尖与InGaAs发生隧穿时的不同物理图像,需应用针尖诱导能带弯曲(TIBB)模型来解释.基于三维TIBB模型的计算,我们发现表面态密度是对隧道谱线特征具有敏感影响的参数.适当选取参数不仅能定量解释InGaAs的I-V谱的零电流平台宽度,而且能较准确预言零电流平台的起、止能量位置,并能计算给出与实验高度重合的I-V理论谱线.     

铜氧化物超导体两能隙问题的电子拉曼散射理论研究

电子拉曼实验表明在空穴型掺杂的铜氧化物超导体中存在两能隙行为,即在欠掺杂区,随着掺杂浓度的降低,一个能隙逐渐增大而且在超导转变温度以上仍然存在,而另一个能隙逐渐减小且在DDW态依然存在.解释两能隙行为非常重要因为它与赝能隙的机理密切相关.本文计算了超导序和d-density-wave(DDW)序竞争机理下相图上不同区域的电子拉曼谱,发现欠掺杂区能隙表现出两能隙行为,与实验一致.特别地,本文发现B_1g峰对应能量由超导和DDW序共同决定,且随着掺杂浓度的降低而增大,在D 关键词： 两能隙 电子拉曼散射 竞争序     

p型纳米硅与a-Si∶H不锈钢底衬nip太阳电池

报道了选用厚度为0.05mm的不锈钢箔作衬底,B掺杂P型氢化纳米硅作窗口层,制备成功开路电压和填充因子分别达到0.90V和0.70的nip非晶硅基薄膜单结太阳电池.UV VIS透射谱和微区Raman谱证实所用p层具有典型氢化纳米硅的宽能隙和含有硅结晶颗粒的微结构特征.明确指出导致这种氢化纳米硅能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.     

巨磁电阻锰酸盐中纳米尺度的相分离

准电子概念是固体能带论的核心 .处于周期晶格中的电子 ,其电荷仍为ｅ ,自旋仍是 1 2 ,但由于晶格周期场的影响 ,质量却不同于自由电子的ｍｅ,而是表现为有效质量ｍ .在超导体中 ,当库珀对被拆散时 ,准电子跨越能隙被激发到费米能级ＥＦ 以上 .准电子的寿命τ可以用光发射谱 (ＰＥＳ)的能量宽度ΔＥ表征 ,因为按照不确定性关系 ,τΔＥ≈ .高温超导铜氧化物的ＰＥＳ谱通常很宽 ,这表明准电子的寿命非常短 .加之 ,这种材料的赝能隙表现出强的各向异性 (在ＣｕＯＣｕ键方向能隙宽 ,在转角 4 5°方向能隙降为零 ) ,对传统准电子概念提出了…     

强耦合超导能隙与临界温度的比值

本文采用McMillan的实能隙函数模型求解Eliashberg能隙积分方程在T-Tc《Tc和T《Tc时的解,得到了决定强耦合超导能隙△_0(T)与临界温度Tc比值的表示式式中,0K能隙△_0(0)与Tc比值,对BCS理论的修正参数A、(?)的表示式由下式给出而系数K_1,K_2只依赖于有效声子谱α~2(ω_q)F(ω_q)的形式.     

铁磁绝缘层对正常金属/铁磁绝缘层/正常金属/p波超导结隧道谱的影响

在正常金属/铁磁绝缘层/正常金属/自旋三重态p波超导隧道结中,考虑到铁磁绝缘层的磁散射和粗糙界面散射,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,研究了铁磁绝缘层对隧道结微分电导的影响.研究表明:(1)对于px波,粗糙界面散射和磁散射都能使零偏压电导峰变低,能隙处凹陷升高;随着磁散射的增强,谱线的尖锐峰消失,宽峰逐渐变为凹陷;(2)对于py波,粗糙界面散射和磁散射都能使零能凹陷上移,能隙峰变低,随着粗糙界面散射的增强,两能隙峰间距减小;随着中间正常金属层厚度的增加,能隙内电导随外加偏压呈现振荡行为,能隙外电导仅与普通势垒有关;(3)对于px+ipy波,随着粗糙界面散射的增强,零偏压电导峰被压低,双凹陷处的值逐渐增大为小的能隙峰,而磁散射并不改变谱线中各凹陷处的电导值.     

两类单负材料组成的一维半无限光子晶体反射谱

运用传输矩阵方法和Bloch定理计算了两类单负材料组成的一维半无限光子晶体反射谱,与有限多层结构通带中振荡的反射谱相比,半无限结构的反射谱曲线是光滑的,是有限周期结构反射谱振幅取平均的结果,可用来估计通带中的反射率.研究半无限结构的反射谱,有利于分析带隙的位置和宽度,结果表明,由两类单负材料组成的光子晶体中,不仅存在零有效位相带隙,还存在角度带隙,尤其发现高频处的Bragg带隙也是一个全方位带隙.     

一维自旋轨道模型中自旋-轨道能隙产生机理分析

讨论考虑洪特耦合的两带赫伯德模型得到的一维自旋轨道模型中自旋-轨道能隙的产生.运用SU(4)赝费米子表象下的平均场理论,计算求得价键序参数、准粒子激发谱能隙和自旋、轨道密度-密度关联函数随系统耦合参数变化的结果.随洪特耦合相互作用由零开始增强,系统激发谱能隙逐渐打开,并且系统在参数取值为J₁/J₂=1/3处由具有阻错的无序状态相变到自旋铁磁有序和轨道反铁磁有序的状态.     

铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展

铁基高温超导体自2008年发现以来,对其超导电性的研究一直是一个热门的课题.扫描隧道显微镜能够在原子尺度进行表面形貌和隧道谱测量,从微观角度研究电子态密度的信息,是研究超导的重要谱学手段.近年来,在铁基超导电性方面,扫描隧道显微镜实验已经积累了一些有价值的结果,本文进行了总结介绍.铁基超导体是多带多超导能隙的超导体,不同材料的费米面结构有很大的变化.扫描隧道显微镜证明,同时有电子和空穴费米面最佳掺杂的铁基样品超导能隙结构是无节点并带有能隙符号变化的s^±波.而进一步的实验发现在没有空穴费米面的FeSe基超导体中也存在能隙符号的相反,对统一铁基超导体的配对对称性提供了重要实验证据.此外,扫描隧道显微镜在研究铁基超导体的电子向列相、浅能带特性、可能的拓扑特性方面,提供了重要的实验数据.本文对上述相关内容进行了总结,并做了相应分析和讨论.     

高灵敏度的低温量热原理及其在吸收谱测量中的应用

能隙中态密度的分布状况对晶态或非晶态半导体的电学和光学性质影响很大[1].研究半导体材料能隙中态密度分布的最直接和最简单的方法是测定它们的吸收光谱.但是,当光子能量低于吸收边以后,样品的吸收系数变得很小.加上大多数非晶态半导体材料样品的厚度为微米量级,它们对光的吸收量就更小了,用通常的测量方法很难测出它们的吸收谱[2].我们利用低温量热原理在波长为 0.4—5.2μm的范围内直接测定了a-SiHx的吸收谱,研究了氢含量对非晶态硅能隙中态密度的影响[3]. 一、高灵敏度的低温量热原理 一个质量为m、比热为c的样品吸收了能量Q后产生的…     

晶格量子涨落对spin-Peierls系统低能量激发态的影响

在非绝热近似下，研究了一维spin-Peierls系统中晶格量子涨落 对系统性质的影响，讨论了系统的二聚化相变、单粒子激发和双粒子束缚态. 结果表明，量子晶格涨落会抑制晶格的二聚化，破坏系统的spin-Peierls基态稳定性.在临界点，系统发生从二聚化spin-Peierls态向无能隙态的相变. 自旋声子耦合强度对束缚态能隙的影响比单粒子激发谱能隙显著. 关键词： sin-Peierls系统 非绝热近似 玻色化 相图     

硅基两维光子晶体的制备和光子带隙特性

利用反应离子束刻蚀设备制备了硅基的两维空气柱光子晶体，并用红外显微镜测试了样品的 反射谱. 理论上用时域有限差分(FDTD)方法计算了样品的光子带隙，从测试结果看光子带隙 和理论计算的光子带隙符合得很好.  关键词： 光子晶体 光子带隙 反射谱 时域有限差方法     

带隙型光子晶体光纤的泄露谱分析

利用光束传播法对带隙型光子晶体光纤（photonic crystal fiber, PCF）的泄露谱进行了数值分析.结果表明：PCF泄露谱往往具有多个带隙;泄露谱对PCF结构的变化异常敏感,泄露峰值波长和带隙波长不但与空气孔周期有关,还受空气孔直径的影响;由于PCF的空气孔内可填充液晶,泄露特性对液晶折射率的变化极其敏感,当液晶折射率增大时,峰值泄露波长和带隙波长都向长波漂移.     

MgB2超导体中的双能隙

MgB2的超导机制不同于传统的金属超导体.最近,来自美国加州大学(Berkeley)的Choi等采用从头计算的理论方法,研究了MgB2的超导能隙,即电荷载流子配对的形成能.研究结果表明,MgB2是一个双能隙超导体.在此基础上,一些可测量物理参数的理论结果被给出,从而解释了MgB2反常的超导特性,这包括:高的超导转变温度Tc,比热对温度的依赖关系,以及角分辨光发射谱和隧穿实验所给出的多能隙证据(小能隙Δ≈1.5-3.5meV,大能隙Δ≈5.5-8meV).MgB2晶体由B原子层和Mg原子层交替堆叠而成,具有六方对称性.B层的结构类似于石墨片,呈峰窝状;从M…     

泛函积分方法于Dicke模型中的临界温度和集体激发谱

采用泛积分方法研究了Ｄｉｃｋｅ模型中的临界温度和能隙方程,计算了模型中的零温度能隙;此外,还推导了Ｄｉｃｋｅ模型中的玻色型激发谱,讨论子粒子的能量了振动频率的依赖关系。     

CdSxTe1-r多晶薄膜的制备与性质研究

采用真空共蒸发方法制备了CdSxTe1-x多晶薄膜,并用原子力显微镜、x射线衍射和光学透过率谱等研究了CdSxTe1-x多晶薄膜的结构和性质.结果表明薄膜均匀、致密、无微孔,当x≥0.5时为n型半导体,x＜0.5时为p型半导体.CdSxTe1-x多晶薄膜的光学能隙随x变化.结合薄膜的晶格常数和光学能隙得到了薄膜发生相变的组分,当x＜0.25时CdSxTe1-x多晶薄膜为立方相,当x＞0.25时为六方结构.退火后结构没有改变,能隙减小.提出了用CdSxTe1-x多晶薄膜作为缓冲层的新型结构太阳电池.     

CdSxTe1-x多晶薄膜的制备与性质研究

采用真空共蒸发方法制备了CdSxTe1 -x 多晶薄膜 ,并用原子力显微镜、x射线衍射和光学透过率谱等研究了CdSxTe1 -x多晶薄膜的结构和性质 .结果表明 :薄膜均匀、致密、无微孔 ,当x≥ 0 5时为n型半导体 ,x <0 5时为p型半导体 .CdSxTe1 -x多晶薄膜的光学能隙随x变化 .结合薄膜的晶格常数和光学能隙得到了薄膜发生相变的组分 ,当x<0 2 5时CdSxTe1 -x 多晶薄膜为立方相 ,当x >0 2 5时为六方结构 .退火后结构没有改变 ,能隙减小 .提出了用CdSxTe1 -x多晶薄膜作为缓冲层的新型结构太阳电池 .     

锯齿型硅纳米管不同手性下的电学与光学性质

本文用第一性原理中的局域密度近似方法,计算了锯齿型单壁硅纳米管(single-walled silicon nanotubes,SWSiNTs)的能带结构、态密度、吸收谱及反射谱.计算结果表明当n=6～9时,带隙为0,该组SWSiNTs具有金属性;当n=10～21时,能带图出现带隙,该组SWSiNTs具有半导体性;当n=13～21时,该组SWSiNTs的带隙以3组手性指数为周期减小;并在吸收谱和反射谱都会在一些相似频率值附近产生峰值.     

正常金属/超导/正常金属双垒隧道结中的量子相干输运

考虑到量子相干效应和界面散射效应 ,利用 L ambert理论模型 ,计算正常金属 /绝缘层 /超导 /绝缘层 /正常金属双垒隧道结中的准粒子输运系数和隧道谱。研究表明 :( 1)所有的准粒子输运系数和电导谱在超导能隙之上都随能量作周期性振荡 ,其振荡周期依赖于超导层的厚度 ;( 2 )在超导能隙之上 Andreev反射系数随能量呈现周期性消失现象 ;( 3)在绝缘层势垒强度取很大的隧道极限下 ,超导层中会形成一系列的准粒子束缚态 ,其位置由量子化条件决定 ;( 4)界面散射效应不仅能压低各子能隙电导峰 ,还能使子能隙电导峰劈裂为两个峰。