重费米子超导

重费米子材料作为典型的强关联电子体系,具有丰富的物理内涵。重费米子超导也因复杂的电子间相互作用而具有多种不同的超导配对机理。文章以几个典型的重费米子超导体(CeCu_2Si_2、CeMIn_5、UTe_2)为例,介绍其基本物理性质,其中重点讨论超导与反铁磁、铁磁之间密不可分的竞争/共存关系。另外,文章还讨论空间反演中心/时间反演对称性破缺对重费米子超导体序参量的影响。最后,简单介绍了几种比较特殊的竞争序诱导的重费米子超导态。     

超导与自旋涨落

在常规超导体中,库珀对是由于电子与声子之间的相互作用而形成的.在此过程中,人们可以只考虑电子的电荷性质与声子之间的关联.然而在所谓的非常规超导体中,人们意识到一些其他类型的元激发也可能导致超导现象,而自旋涨落则可能是其中最重要的一种.在大多数非常规超导体中,都可以发现自旋涨落的身影.而在一些重要的体系中,包括铜基超导体、铁基超导体以及一些重费米子超导体体系等,可以确切地说,自旋涨落起到了关键的作用,尽管其相对应的超导机制仍然还不清楚.文章简单介绍了自旋涨落与超导电性之间的关联.     

专题导读

正重费米子化合物是一类典型的强关联电子体系,通常存在于含有f电子的镧系或者锕系金属间化合物中,近期在一些过渡金属化合物中也发现了类似的重费米子行为。在该类化合物中,局域电子与导带电子通过近藤效应杂化而形成复合费米子,其电子有效质量可高达自由电子的上千倍,"重费米子"因此得名。此外,局域电子与导带电子杂化会在费米能级附近打开一个能隙,根据能隙的大小以及费米能级的位置,重费米子体系可以是金属、半金属、半导体甚至绝缘体。     

重费米子超导体

美国《今日物理》1983年12期报道,美国科学家发现了第二个重费米子超导体UBe13.四年前西德科学家首次发现CeCu2Si2为重费米子超导休,引起了人们强烈兴趣.由于很难制备出符合化学配比的单相的CeCu2Si2,所以不同样品的性质有较大差别,测量的重复性也不太好.人们曾对重费米子超导体的存在有些担心.UBe13没有这种冶金学方面问题,同时应用新技术可获得高质量的CeCu2Si2晶体.因此人们就不应该再怀疑重费米子超导体的存在了. 什么是重费米子?测量结果表明,上述类型样品的电子有效质量非常高,高达自由电子质量的1000倍,这种具有极高有效质量的…     

重费米子超导与竞争序

与其他非常规超导系列相比, 重费米子超导体往往具有丰富多样的竞争序, 超导与各种竞争序相伴而生, 电子配对与反铁磁涨落、铁磁涨落、价态涨落、电四极矩涨落等量子临界涨落密切相关, 扩充了非常规超导的研究内容. 重费米子材料中的f电子往往同时参与超导与各种竞争序的形成, 表现出局域与巡游的二重性. 重费米子二流体理论为理解重费米子超导与竞争序的关系提供了新的思路.     

重费米子超导理论和材料研究进展

重费米子超导体是一类典型的强关联和非常规超导系统,超导的产生与量子临界涨落有着紧密的关系.在实际材料中,不同结构体系的重费米子超导体往往表现出非常不同的竞争序和超导性质,表明f电子的行为对材料的结构特征具有敏感依赖性.特别是最近几年的超导实验研究,表明具体材料的实际电子结构对重费米子超导的性质具有重要影响.本文将简要介绍几类典型重费米子体系的最新研究进展,并结合实际材料的强关联能带结构计算、唯象量子临界涨落特征和Eliashberg超导理论,发展新的重费米子超导唯象理论框架,为探索非常规超导的微观机理提供新的思路.     

重费米子超导体的奇异特性

本文主要综述了最近几年对重费米子超导体CeCu_2Si_2、UBe_(13)和UPt_3所做的实验研究。着重介绍了重费米子超导体的奇异特性,尤其对与标准的BCS超导理论不符的实验现象和可能的P波配对超导的解释作了较系统的总结,对实验现象之间的一些关联也作了讨论。在理论方面,简要概述了对重费米子的起源、超导机制以及超导态的特性所做的理论研究的主要进展。     

重费米子超导体的奇异特性

本文主要综述了最近几年对重费米子超导体CeCu_2Si_2、UBe_(13)和UPt_3所做的实验研究。着重介绍了重费米子超导体的奇异特性,尤其对与标准的BCS超导理论不符的实验现象和可能的P波配对超导的解释作了较系统的总结,对实验现象之间的一些关联也作了讨论。在理论方面,简要概述了对重费米子的起源、超导机制以及超导态的特性所做的理论研究的主要进展。     

Tsvelik—Reizer唯象模型中的非费米液体行为

我们研究了电子比热、直流电阻率、电子磁化率在非费米液体重费米子体系的Ｔｓｖｅｌｉｋ－Ｒｅｉｚｅｒ唯象模型中表现出的非费米液体行为。考虑到电子与集体激发的相互作用，在低频和长波长极限下，在单圈图近似内我们首先计算了电子自能，得到与边缘费米液体理论中的电子自能非常相似的结果。利用电子自能的结果，我们计算了电子比热，发现从Ｔｓｖｅｌｉｋ－Ｒｅｉｚｅｒ模型得到的电子比热与非费米液体重费米子体系上的实验结果     

Majorana费米子与拓扑量子计算

1937年,Majorana发现Dirac所提出的相对论性协变的电子波动方程,在另一个表象下所得到解可以描述不带电荷的费米子,具有与Dirac费米子不同的性质。在基本粒子领域,对这种Majorana费米子的寻找至今一直在进行中;而在凝聚态物理领域,对拓扑超导体和分数量子霍尔态的研究,人们已经发现了与Majorana费米子有相同行为的准粒子。特别是在二维拓扑超导体系中出现的涡旋元激发包含了零能量的Majorana准粒子,它们在交换操作下表现出非阿贝尔的统计性质,因而有望借以实现拓扑量子计算。文章系统地介绍了凝聚态物质系统中获得Majorana费米子的理论模型和物理实现,并进一步介绍了与之相关的拓扑量子计算的实现方法。