二维Hubbard模型光电导谱的研究

我们用巨正则量子蒙特卡洛和最大熵方法研究了二维正方格点上Ｈｕｂｂａｒｄ模型的光电导谱，在半满条件下，光电导谱呈现一能隙区，掺杂后，光电导谱在ω＝０处出现Ｄｒｕｄｅ峰，在能隙区出现一新峰，同时谱权重从高频区向能隙区转移，这些特下与高温氧化物超导体的光电导实验相符合。     

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     

La1-xSrxCuO4中的条纹结构

我们研究了被BCS理论和京茨堡-朗道(GL)理论所忽略的晶格周期势对超导特性的影响.根据有效质量近似,晶格周期势能包含在电子的有效质量里,这样的有效质量有个非同寻常的特点,它可以取负值.从而导致完全不同的超导序参量在空间分布.这样的一种分布能很好的解释铜氧化物超导体的诸多反常现象,如条纹相、正常态中的赝能隙等现象.跟主流的观点正好相反,我们的结果显示铜氧化物的许多反常特性依然能在费米液体理论框架下解释.常规超导体和铜氧化物超导体能有机的统一起来.     

关于高T_c氧化物超导体的能隙及其超导态下残余电子比热问题

本文讨论了自由载流子负 U 中心相互作用机制下高 T_c 氧化物超导体的能隙和超导态下极低温时残余线性电子比热项的问题。对 La-Sr-Cu-O 和 Y-Ba-Cu-O 两个系统所得的能隙的数值计算结果分别为2△(0)/k_BT_c=4.00和4.22;两系统的超导态下极低温时残余线性电子比热项的电子比热系数分别为 C_1=2.25和3.04 mJ/mol·K~2.这些数值计算结果与实验数据比较大体一致.     

关于高T_c氧化物超导体的能隙及其超导态下残余电子比热问题

本文讨论了自由载流子负 U 中心相互作用机制下高 T_c 氧化物超导体的能隙和超导态下极低温时残余线性电子比热项的问题。对 La-Sr-Cu-O 和 Y-Ba-Cu-O 两个系统所得的能隙的数值计算结果分别为2△(0)/k_BT_c=4.00和4.22;两系统的超导态下极低温时残余线性电子比热项的电子比热系数分别为 C_1=2.25和3.04 mJ/mol·K^2.这些数值计算结果与实验数据比较大体一致.     

高温超导体的傅里叶变换扫描隧道显微谱

单晶固体的电子结构可以通过两种等效的途径加以描述 ,即实空间的局域量子态和动量空间的波态 .然而 ,对于铜氧化物超导体 ,由于存在纳米尺度的晶格不完善 ,上述两种手段的任何一种都不足以单独描述它的电子行为 .最近 ,来自美国加州大学的McElroyK等对Bi- 2 2 12超导体进行了傅里叶变换扫描隧道谱的研究 (见Nature ,2 0 0 3,4 2 2 :5 92 ) ,结果表明 ,费米面形貌以及能隙分布与角分辨光发射谱实验的结果相符 ,这次研究还有许多新结果 :未占据态的动量空间结构得到了确认 ,从而展示了高温超导体的传统一面———粒子与空穴共存 ;在能隙最…     

氧化物超导体的热电势率

测量了 YBa_2Cu_3O_(7-x),Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)和 Bi_(1.5) Pb_(0.5),Ca_2Sr-2Cu_3Oy 等氧化物超导体的热电势率与温度的关系,发现在超导转变前,都有一明显的峰.在温度较高时,热电势率与温度的关系可用 S=AT+B/T 表示,因而,在这些高温超导体中声子曳引热电势不能忽略,存在电-声子相互作用,我们还由热电势数据估计了上述三种氧化物超导体的费米能,它们分别为1.05eV、2.98eV 和3.24eV.     

高临界电流密度NbN约瑟夫森结的制备和特性表征

我们开展了高临界电流密度的NbN约瑟夫森结的制备和特性研究.利用直流磁控溅射方法在单晶MgO(100)衬底上外延生长NbN/AlN/NbN三层膜,并使用微加工工艺制备了NbN约瑟夫森隧道结,在液氦温度下对NbN约瑟夫森结的电流-电压特性进行了测量,实验结果表明,NbN约瑟夫森结具有良好的隧穿特性,其临界电流密度J_c为10 kA/cm^2,质量因子大于10,能隙是5.7 mV,这些实验结果为基于NbN结的超导数字电路研究奠定了坚实的基础.     

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.     

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。     

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…     

磁性半导体/磁性d波超导结中的自旋极化输运

通过求解磁性d波超导中的能隙与磁交换能的自恰方程,利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk 理论研究磁性半导体/磁性d波超导结中自旋极化准粒子输运系数与微分电导. 计算表明： 1) 磁性d波超导结中的磁交换能h₀可导致零偏压电导峰与能隙电导峰劈裂,劈裂的宽度为2h₀;2) 磁性半导体中的磁交换能h_FS可使零偏压电导峰劈裂的峰值变低. 而由能隙电导峰劈裂的两个子峰,当两种磁性材料的磁 关键词： 磁性半导体 磁性d波超导体 自旋极化输运     

各向异性层状强关联金属中沿c轴方向的电荷输运

对于欠掺杂铜氧化物超导体 ,当温度Ｔ高于超导转变温度Ｔｃ 但低于赝能隙温度Ｔ 时 ,便有正常态赝能隙打开 (在ａｂ平面布里渊区的角隅位置 ) .赝能隙的存在对ｃ轴方向的电荷输运起阻碍作用 ,结果导致正常态输运行为的强二维性 ,即电阻率ρａｂ(Ｔ)的金属行为和 ρｃ(Ｔ)的绝缘体行为 .当温度降至Ｔｃ 以下 ,层间的约瑟夫森耦合使得材料转变为三维各向同性超导态 .其中有效维数的转变一直是凝聚态物理的一个热点课题 .上述维数转变的问题也存在于非超导的层状强关联金属中 ,例如 (Ｂｉ0 5Ｐｂ0 5) 2 Ｂａ3 Ｃｏ2 Ｏｙ(简称ＢＰＢ ＣＯ ,它…     

基于第一性原理研究聚对苯二甲酸乙二酯的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理方法来研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)分子的电子结构和光学特性,结果表明:PET分子的轨道贡献主要是由O原子的2p轨道和C原子的2p轨道组成,而由能带结构计算得到的能隙比实验值要偏小;对于最高占据轨道,电荷密度主要分布在苯环两侧;而对于最低未占据轨道,最高的电荷密度主要分布在苯环上。由吸收光谱的吸收边得出的能隙与计算能带结构得到的结果一致,并解释了介电函数峰的形成和其它光谱特性的联系。     

一个简单的隧道电子谱仪及超导隧道特性曲线上声子感应结构的观察

我们采用国产元件及仪器,装备了一台简单的隧道电子谱仪。利用它及Al-I-Pb隧道结测量出Pb的能隙△(1.7K)=(1.35±0.05)meV,在dV/dl及d~2V/dl~2曲线上观察到Pb的声子感应结构。由此定出Pb的横声子峰的能量为(4.15±0.30)meV,纵声子峰的能量为(8.05±0.20)meV.     

关于超导材料LaNiC_2和CsNi_2Se_2上临界磁场的两带理论研究

本文根据两带Ginzburg-Landau理论对两能隙超导体的上临界磁场进行了研究,得到了上临界磁场随温度变化关系的精确解.并将所得的理论结果与中心对称超导材料CsNi_2Se_2及非中心对称超导材料LaNiC_2的实验数据进行对比,两者符合得极好,充分说明了这两种镍基材料CsNi_Se_2和LaNiC_2的两能隙超导特征.同时理论分析结果也说明两带Ginzburg-Landau理论对描述中心对称和非中心对称的两能隙超导体均适用.     

电荷密度波超导体中的软声子和喇曼散射

基于Balseiro和Falicov的概念,我们用一个简单模型计算了电荷密度波(CDW)与超导共存系统中被电声子相互作用重整化的CDW振幅模式的谱函数A(ω),所得的A(ω)在ω≤2G(G为CDW带隙)区域有一个权重相当大的δ函数型的峰,而在ω>2(G²十△²)^1/2(△为超导能隙)区域是比较宽的连续谱,固定G,当△减少时峰的强度显著降低,但其位置仅有较小的变化;与此同时连续谱的权重增加,这些特点与Sooryakumar和Klein在电荷密度波超导体2H-Nbse₂中发现的喇曼出线的能隙模式的行为是一致的。 关键词：     

铁基超导体能隙结构和机理的统一认识

铁基超导体作为除铜氧化物超导体之外的第二类高温超导体,自从被发现以来其超导电性的成因就备受关注。早期有人针对同时具有空穴型费米口袋和电子型费米口袋的铁砷基超导体提出了S~±配对模式,而且得到中子散射和隧道谱实验的初步支持。这一配对模型的基础是需要在布里渊区同时具有空穴型和电子型费米面。但是铁基超导体的费米面因材料而异,新发现的很多铁硒基超导体因缺乏空穴型费米面,对S~±电子配对模型来说是一个挑战。文章综述了过去几年来作者在这方面取得的工作进展。运用高精度的扫描隧道显微镜,在不同铁基超导体系中,针对超导能隙结构,或超导序参量的性质进行了仔细研究。首先作者在铁砷基超导体Na Fe_(1-x)Co_xAs和Ba_(1-x)K_xFe_2As_2中利用无磁性杂质态测量和隧道谱测量,发现S~±的明确证据。进一步,在只有电子型费米面的(Li_(1-x)Fe_x)OHFe Se超导材料中发现两个各向异性的超导能隙,利用准粒子相干散射实验第一次把这两个超导能隙对应到由电子型费米面套叠或杂化后形成的内外两套费米面上。通过非磁性杂质诱导产生的能隙内杂质态和新型电子驻波相位敏感实验的探测,证明该材料中超导能隙符号也发生反转。因此作者的系列工作统一了有和没有空穴型费米面的铁基超导体的能隙形式,支持排斥势是导致电子配对和超导电性产生的关键因素。     

各向异性超导体的Ginzburg-Landau理论

本文内容主要有二个方面 :1 )由各向同性均匀系的BCS理论扩展到各向异性非均匀系 ,并给出各向异性非均匀系的完整的GL方程式 ,定出了各个宏微观参量间的关系式。2 )结合层状结构氧化物超导体的导电层与非导电层相间的特征等 ,用有效调制势模型和电子有效质量近似 ,将各向同性均匀系的BCS理论较具体地扩展到各向异性非均匀系并进行深化研究。扩展理论所给出的临界温度和能隙方程公式 ,主要的热力学性质和电磁性质公式等应用到YBaCuO超导体上 ,理论结果与实验结果均相符 ,并也给出各向异性非均匀系的完整的GL方程式 ,与上面 1所给出的形式相同 ,也定出了各个宏微观参量间的关系 ,应用到YBaCuO超导体的一些主要性质上也与实验结果相符。     

甲酸在铂钌电极上电催化氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了甲酸在铂钌电极上解离吸附与氧化行为。发现甲酸在铂钌电极上也能自发解离吸附。铂钌电极上CO的氧化峰电位与粗糙铂电极相比负移了180mV,把CO氧化完毕的电极电位亦负移了300 mV,从分子水平证实铂钌电极对甲酸电催化氧化的活性比纯铂电极更高。该研究结果表明,SERS技术可望拓展为研究电催化体系的有效工具。