高温超导材料、物理、应用和实验方法研究进展

文章介绍了中国科学院物理研究所超导国家重点实验室在新超导材料探索合成、高质量样品的制备、超导机理和物理性质研究、以及仪器建设方面的研究进展.在超导材料方面,生长出具有国际一流水平的氧化物高温超导单晶;在铁基高温超导材料方面,获得最高的超导转变温度;在超导机理的研究方面,建立了一些行之有效的手段,如低温比热、隧道谱、角分辨光电子谱、红外光电导谱等等,利用这些重要手段获得了一些重要结果,如从比热角度提出欠掺杂氧化物超导体应该具有一个费米弧基态,利用高精度角分辨光电子谱测量第一次观察到115meV和150meV两个新的高能量精细结构.另外,还在介观尺度超导薄膜上面观察到一些有趣的现象,如磁通系统和人工微结构之间的匹配效应.     

铁基高温超导体电子结构的角分辨光电子能谱研究

铜氧化物超导体和铁基超导体是人类相继发现的两类高温超导家族,它们的高温超导机理是凝聚态物理领域中长期争论但悬而未决的重大问题.对铁基超导体广泛而深入的研究,以及与铜氧化物高温超导体的对比,对于发展新的量子固体理论、解决高温超导机理、探索新的超导体以及超导实际应用都具有重要意义.固体材料的宏观物性由其微观电子结构所决定,揭示高温超导材料的微观电子结构是理解高温超导电性的前提和基础.由于角分辨光电子能谱技术具有独特的同时对能量、动量甚至自旋的分辨能力,已成为探测材料微观电子结构的最直接、最有力的实验手段,在高温超导体的研究中发挥了重要作用.本文综述了在不同体系铁基超导体中费米面拓扑结构、超导能隙大小和对称性、轨道三维性和选择性、电子耦合模式等的揭示和发现,为甄别和提出铁基超导新理论、解决高温超导机理问题提供重要依据.     

高温超导体电子结构和超导机理的角分辨光电子能谱研究

超导是一种奇异的宏观量子现象.100多年来,已发现的超导体主要分为两类:以金属或者合金为代表的常规超导体以及以铜氧化物和铁基高温超导体为代表的非常规超导体.常规超导体的超导机理能被BCS超导理论完美解释,但高温超导体的超导机理至今仍未达成共识,已经成为凝聚态物理领域中长期争论且充满挑战的重大科学问题.从实验上揭示非常规超导材料的微观电子结构,是理解其奇异正常态和超导电性机理、建立新理论的前提和基础.角分辨光电子能谱技术,由于可以实现对材料中电子的能量、动量和自旋的直接测量,在高温超导研究中发挥了重要的作用.本文综述了我们利用角分辨光电子能谱技术在铜氧化物和铁基高温超导体电子结构和超导机理研究中取得的一些进展,主要包括母体的电子结构、正常态的非费米液体行为、超导态的能带和超导能隙结构以及多体相互作用等.这些结果为理解铜氧化物和铁基高温超导体的物性及超导机理提供了重要的信息.     

角分辨光电子能谱技术及其应用进展

角分辨光电子能谱 (ARPES)是研究晶体表面电子结构 ,如能带 ,费米面 ,以及多体相互作用的重要工具。本文概述了光电子激发的一般过程和单粒子近似下的理论模型。详细讨论了角分辨光电子能谱的能带勾画 (EnergyBandMapping)和费米面成像 (FermiSurfaceMapping)技术 ,以及高分辨下的角分辨光电子能谱在强相关体系研究中的应用。文章最后简单介绍了当前角分辨光电子能谱研究的新进展 ,如研究宽禁带半导体材料的表面电子结构 ,有机功能材料与金属的界面 ,金属超薄膜中的量子阱态 ,以及高温超导机理研究等     

角分辨光电子能谱技术及其应用进展

角分辨光电子能谱（ARPES）是研究晶体表面电子结构,如能带,费米面,以及多体相互作用的重要工具。本文概述了光电子激发的一般过程和单粒子近似下的理论模型。详细讨论了角分辨光电子能谱的能带勾画（Energy Band Mapping）和费米面成像（Fermi Surface Mapping）技术,以及高分辨下的角分辨光电子能谱在强相关体系研究中的应用。文章最后简单介绍了当前角分辨光电子能谱研究的新进展,如研究宽禁带半导体材料的表面电子结构,有机功能材料与金属的界面,金属超薄膜中的量子阱态,以及高温超导机理研究等。     

国际首台大动量极低温深紫外激光角分辨光电子能谱系统研制成功并投入使用

正角分辨光电子能谱技术(ARPES)是当代凝聚态物理和材料科学研究中最重要的实验手段。在众多前沿物理问题的研究中,如非常规超导体的超导机理、拓扑材料的探索和二维材料的超导与奇异物性等方面,ARPES都发挥着至关重要的作用。中国科学院物理研究所周兴江研究组与中国科学院理化技术研究所许祖彦院士研究组和陈创天院士研究组长期合作,     

铜氧化物超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ 多体相互作用的超高能量分辨和时间分辨 角分辨光电子能谱研究

自发现30 多年来,铜氧化物的高温超导机理仍未得到解释。传统超导电性起源于电 子–声子相互作用形成的电子配对,研究传统超导体中的多体相互作用为BCS 理论提供了有 力的证据。目前已证实铜氧化物高温超导体中存在着电子配对,但是引起配对的机制仍不清 楚。因此,对铜氧化物高温超导体中的多体相互作用研究是揭示高温超导机理的关键。角分辨 光电子能谱是研究固体电子结构最直接的技术手段,随着其分辨率的不断提升,在研究高温超 导体的多体相互作用中日益发挥重要的作用。近年来兴起的时间分辨角分辨光电子能谱在常规 角分辨光电子能谱的基础上增加了独特的时间维度,从而成为研究多体相互作用动力学的有力 手段。本文详细地介绍了我们利用超高能量分辨和时间分辨角分辨光电子能谱在铜氧化物超导 体Bi2Sr2CaCu2O8+δ 中多体相互作用的研究,包括在节点区域、反节点区域扭折的研究,多体 相互作用的动量依赖关系,配对电子自能的提取以及库珀对在激光泵浦下的受激辐射现象。     

新型铁基超导体角分辨光电子能谱研究

最近发现的新型122结构的铁基超导体掀起了铁基高温超导研究的又一轮热潮.文章利用角分辨光电子能谱实验手段,研究了这类新型铁基材料的电子结构、费米面拓扑和超导能隙.实验结果表明,其在布里渊区中心的能带结构及费米面与其他铁基超导体存在明显差异,并导致嵌套在粒子-空穴通道的费米面消失.另外,在布里渊区边缘的电子型费米面发现了较强的并且有各向同性的超导能隙.这些结果对可能的超导配对机制提出了严格的限制.     

新型铁基超导体角分辨光电子能谱研究

最近发现的新型122结构的铁基超导体掀起了铁基高温超导研究的又一轮热潮.文章利用角分辨光电子能谱实验手段,研究了这类新型铁基材料的电子结构、费米面拓扑和超导能隙.实验结果表明,其在布里渊区中心的能带结构及费米面与其他铁基超导体存在明显差异,并导致嵌套在粒子-空穴通道的费米面消失.另外,在布里渊区边缘的电子型费米面发现了较强的并且有各向同性的超导能隙.这些结果对可能的超导配对机制提出了严格的限制.     

层间耦合与高温超导体角分辨光电子能谱和Ba位替代效应

根据高温超导体层状结构特点和层间耦合效应，提出了一个唯象的S-N双层高 温超导模型（S表示超导层，N表示非超导层），并在Nambu空间求得高温超导态的格林函数，得到了S-N模型下高温超导体临界温度T＿c随S，N层间耦合强度增加而下降的结果.在该 模型的基础上讨论了YBCO材料中Ba位替代对Tc的抑制效应，说明了高温超导体角分辨光电子能谱具有hump/dip/peak结构的特点，所得结果与实验相一致. 关键词： 层间耦合效应 替代效应 势无序 角分辨光电子能谱     

ICP-AES法测定金属硅中的Al、B、Ba、Ca、Cr、Cu、 Fe、Mg、Mn、Ni、Sr、Ti、V和Zn杂质元素

本文提供了一种测定金属硅中Ｂ,Ｆｅ,Ａｌ,Ｃａ,Ｍｎ等１４个杂质元素的ＩＣＰ－ＡＥＳ方法,在样品处理过程中,加入适量体积的甘露醇能够抑制Ｂ的挥发。用本方法测定了一个国家地球化学标准样（ＧＳＲ－４）,结果令人满意。     

发射光谱法测定高纯银中微量金、铂、钯、铑、铱、锑、铅、铋、铁、铜、镍、铬、铝和锌

本文研究了贵金属标准溶液除氯离子的有关问题，解决了高纯硝酸银中贵金属等杂质元素的标样配制，以硝酸银直接压样于普通电极中直流电弧激发，可测定９９．０～９９．９９％的高纯银，该方法简便、快速、准确。     

纯硒中杂质元素的ICP-AES测定

电感耦合等离子体-原子发射光谱同时测定纯硒中的碲、铅、铋、锑、铜、铁、镍、铝、锡、砷和硼12种元素的含量,优化出各元素的分析波长和分析条件;用基体匹配补偿基体效应,方法简单,快速可靠,样品回收率为94%-107%.     

Solution absorption and luminescence studies of tetraphenylboron, -carbon, -silicon, -germanium, -tin, -lead, -phosphorus, -arsenic,and -antimony

The lowest absorption band of the tetraphenyl compounds resembles that of the lowest absorption band of benzene with the following difference. In benzene the electronic origin is strictly forbidden, and all intensity is associated with a symmetric progression built on one mode of asymmetric vibration. In the tetraphenyl compounds the intensity associated with the asymmetric vibration is relatively unaffected; however, there is increasing intensity associated with the electronic origin and a symmetric progression built on it along the series

$\text{φ}{}_4\text{Pb}\text{< φ}{}_4\text{Sn}\text{< φ}{}_4\text{Ge}\text{< φ}{}_4\text{Si}\text{< φ}{}_4\text{C}\text{? φ}{}_4\text{B}{}^{\mathrm{?}}\text{< φ}{}_4\text{Sb}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}$

. For the cations it is the electronic origin and the progression built on it that are the primary source of intensity. This effect is attributed to an inductive perturbation. A similar effect is observed in the fluorescence spectrum. In phosphorescence, the relative enhancement of the electronic origin and the progression built on it is far less marked. The phosphorescence emission of φ₄Pb and φ₄Sb⁺ are red shifted from the others by ～0.5 eV, an effect attributed to formation of a triplet excimer. Increasing spin-orbit coupling in the triplet due to a heavy atom effect can be seen in the decreasing phosphorescence lifetime (range 4 sec to 4 msec) and decreasing ratio of $\text{φ}{}_{\mathrm{f}}\text{φ}{}_{\mathrm{p}}$ (fluorescence to phosphorescence quantum yields) in the order

$\text{φ}{}_4\text{C}\text{> φ}{}_4\text{B}\text{> φ}{}_4\text{Si}\text{> φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Ge}\text{> φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Sn}$

In all cases nonexponential decay of phosphorescence is observed.     

ICP-AES法直接测定锡锭中的As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn

以电荷耦合器件为检测器的全谱直读等离子体光谱仪直接测定锡锭中As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn十种杂质元素的含量.该方法简便、快速且具有比化学法更低的检出限,加标回收试验结果表明,回收率为92%-105%,RSD均小于1.5%.     

BN,AlN, GaN,InN: Charge Neutrality Level,Surface, Interfaces,Doping

Russian Physics Journal - On the basis of the charge neutrality concept, the analysis is fulfilled of the experimental data on the electron properties of the defective semiconductors after the...     

Surface energies of the solid solutions between Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W

The surface energy for different surface orientations of the solid solutions as a function of concentration formed by Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W is computed and analyzed using the BFS method for alloys. Similarities and differences among the different binary alloys are examined in terms of strain and chemical effects.