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.     

自旋涨落与非常规超导配对

铜氧化物高温超导、铁基高温超导、重费米子超导和κ-型层状有机超导等超导体的超导态都与磁性有序态相邻,且超导能隙在动量空间一般存在变号.因此,这些超导体的超导机理被认为有别于常规BCS超导中的电子交换声子导致的各向同性s-波配对.在这些非常规超导中,自旋涨落被认为是导致电子形成库珀对的主要起源之一.本文主要以铜基和铁基高...     

封面故事

打破超导体里的库珀对的磁激发在超导能隙附近生成一对博戈留波夫准粒子.当库珀对的对称性要求轨道波函数在费米面上改变符号时,对应于库珀对里电子的相对动量处的磁激发强度趋于发散,形成非常规超导体磁激发谱的所谓自旋共振峰．磁激发谱可由非弹性中子散射实验直接观测．     

库珀对何时不配对

在低温超导体中，电子并不是单个地进行运动，而是以弱耦合形式形成配对，一般称之为库珀对．形成库珀对的两个电子，一个自旋向上，另一个自旋向下．最近德国科学家D．Beckmann教授对库珀对的分离作了一些实验，他的实验表明库珀对中的电子可以在它们的有效作用距离内发生分离。     

库珀对粒子密度的最可几有效约束分布与表面超导电性

库珀对粒子在稳恒磁场中运动时有最可几的密度分布.有界超导体与真空或绝缘介质接触时的边界效应对这种分布起有约束影响,并改变有效势的分布,使边界附近的有效势能自然地降低,以致出现表面超导壳层,其厚度随磁场的减小有非线性地增大的趋势.利用这种约束分布,方便地获得了在平行场中超导平板的第三临界场.     

纵向磁场中超导金属玻璃Zr_(78)Co_(22)的载流电阻态

在低于T_c较远的温度下,发现金属玻璃Zr_(78)Co_(22)带在纵向磁场中的I-V和H-V特性曲线上存在着两类电压跃变阶梯。与以往在准一维或准二维均匀超导体中发现的I-V曲线上出现阶梯结构的条件和特点作了系统的比较,综合应用超导相分离模型和由热涨落诱发的相位滑移中心的概念解释了所观察到的现象。     

约瑟夫森器件中的宏观量子现象及超导量子计算

超导体中的电子结成库珀对，凝聚到可以用一个宏观波函数来描绘的能量基态，该波函数的位相是代表了成百万库珀对集体运动的宏观变量．以约瑟夫森结为基础元件的超导约瑟夫森器件，使人们能够控制并测量一个超导体的位相和库珀对数目，因此是研究宏观量子现象的理想系统．文章回顾了约瑟夫森器件中的宏观量子现象研究的发展历程，介绍了当前超导约瑟夫森器件在量子计算中的重要应用，并对它们的未来作了简要的展望．     

纵向磁场中超导金属玻璃Zr78Co22的载流电阻态

在低于T_c较远的温度下,发现金属玻璃Zr₇₈Co₂₂带在纵向磁场中的I-V和H-V特性曲线上存在着两类电压跃变阶梯。与以往在准一维或准二维均匀超导体中发现的I-V曲线上出现阶梯结构的条件和特点作了系统的比较,综合应用超导相分离模型和由热涨落诱发的相位滑移中心的概念解释了所观察到的现象。 关键词：     

低维超导的实验进展

超导自发现以来, 已成为凝聚态物理领域最重要的方向之一. 近年来, 低维材料制备技术的进步使得一维或二维的超导特性实验研究成为可能. 本文在简要介绍超导现象的基础上, 重点回顾了近些年二维超导薄膜和一维超导纳米线的制备和电输运研究, 以及在低维超导体中发现的相移、近邻效应、铁磁超导相互作用和高温超导等新奇的现象, 并对该领域的进一步发展做出了展望.     

用透射电镜探讨RuSr2Gd2-xCexCu2Oz超导体Tc的抑制机理

超导体RuSr2Gd2-xCexCu2Oz是用固相反应法制备的.由于CuO2面与RuO2面共存在同一个晶胞内,该系列化合物的研究颇受超导机理及超导体的实际应用两方面的研究者关注.电子衍射揭示了该系列样品中存在的3种亚稳超结构,本文在对这些亚稳超结构及其变化进行分析讨论的基础上,对相应机理进行了探讨.结合电阻测量结果,CuO2层中可能存在的二维非公度磁涨落有序现象被认为是该系列样品Tc抑制的原因之一.     

在绝缘体中的库珀对

通过晶体微弱作用所形成的电子对称为库珀对，它在超导现象中起着主导的作用．但现在已观察到库珀对不仅可存在于超导体内，同时也可以存在于绝缘体内．这个实验是由美国布朗大学的I．Volles等科学家们完成的．     

高温超导：声子机制再显势头

在低温超导体（如：铅或汞）中，声子机制早已为学界所公认：晶格振动使得具有相反自旋的电子产生吸引作用，进而形成自旋为零的电子库珀对．在极低温度下，宏观数量的库珀对凝聚到单一量子态，致使超导体可以无阻地传输电流．在动量空间，凝聚的库珀对仿佛是一群交谊舞者，他们被限制在一个圆形舞池中，没有一定的能量（专业术语称为能隙）不可能打破库珀对，也不能激发单个电子跳出舞池，并且，温度越低，能隙越大，但另一方面，原先在舞池边上的未配对旁观者，却很容易被特定能量的声子所激发，进而在舞池的外围聚积起来，形成一座包围舞池的环形山，环形山脊与舞池边的能量距离，表征量子化的声子能量，而如果能在材料的超导态检测到环形山，则可以间接地确认声子在诱发超导中的重要作用．     

超导体中库珀对的SU(2)与Glauber相干态——库珀对与约瑟夫森超流性的量子特性研究

本文利用类自旋算符证明BCS超导基态波函数是单个库珀对SU(2)相干态波函数的直积、且在一定条件下为库珀对体系的SU(2)相干态波函数。若两块处在BCS超导基态的超导体耦合在一起,则体系仍处在SU(2)相干态,且在一定条件下为定态超辐射态。在SU(2)群到谐振子群的收缩下,库珀对的SU(2)相干态变为Glauber相干态。讨论了两种情形下库珀对与约瑟夫森超流性的量子噪声、分布及二阶相关特性。     

Bi2Sr2CaCu2Oy超导单晶的研究进展

近两年来对氧化物高临界温度超导体的研究巳取得了很大的进展．本文总结了Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｙ超导单晶的研究成果，从若干方面对这种单晶材料的性质作了全面的阐述，例如电子结构、磁性质、输运性质、二维涨落性质等；对一些关键性的实验作了深入的讨论，并指出了一些还需要进一步研究的问题．     

LaAlO3/SrTiO3异质界面磁场调控的反常金属态

自LaAlO₃/SrTiO₃异质界面发现高迁移率的二维电子气以来,其二维超导电性、界面磁性和自旋轨道耦合等诸多物理性质已经被广泛研究.对于二维超导体,零温下超导-反常金属相变的起源仍然是一个悬而未决的问题.传统理论认为在超导-绝缘量子相变中只存在2种基态,即库珀对的超导基态和绝缘基态.然而在研究超导颗粒膜中超导电性的演化与厚度和温度的关系时发现,存在一个中间金属态破坏了超导体和绝缘体之间的直接过渡.这种中间金属态的标志性特征是,在超导转变温度之下存在饱和的剩余电阻,与之对应的基态称作反常金属态.本文主要对在LaAlO₃/SrTiO₃(001)异质界面磁场诱导的超导-反常金属量子相变进行了系统的研究.在没有外加磁场的情况下,电阻-温度(R-T)曲线和电流-电压(I-V)特性曲线表明样品在超导转变温度之下处于超导态.外加磁场会导致样品在低温下出现饱和电阻、正的巨磁阻和低电流范围内的线性I-V曲线.另外,霍尔电阻在一定的磁场之下会出现零电阻平台,而此时纵向电阻不为零,表现出明显的玻色金属态的特征.研究结果...     

耗散介观电容耦合电路的量子涨落

给出耗散介观电容耦合电路的量子化,在此基础上研究电荷和电流在能量本征态下的量子涨落,并对其进行讨论 关键词： 耗散电容耦合电路 量子涨落     

利用单轴压强下的电阻变化研究铁基超导体中的向列涨落

铁基超导体中普遍存在着反铁磁、超导和向列相,因此研究向列相的性质及其与反铁磁、超导的关系对于理解铁基超导体的低能物理及高温超导电性具有非常重要的作用.所谓向列相是指电子态自发破缺了晶格的面内四重旋转对称性而形成的有序态,从而导致样品的某些物理性质出现了两重的各向异性.我们通过自主研发的单轴压强装置,可以在低温下原位改变压强,测量电阻的变化,从而得到向列极化率.本文介绍了我们利用该装置在最近几年研究铁基超导体的向列相和向列涨落所取得的一些成果,包括详细研究了BaFe_(2-x)Ni_xAs_2体系中的向列量子临界点及其量子临界涨落,并提出了基于向列涨落强弱调节的铁基超导体统一相图.这些结果表明,向列相及其涨落与反铁磁和超导均有很强的耦合,对于理解铁基超导体中磁性和超导电性非常关键.     

高温超导体中反铁磁自旋涨落对其自旋磁化率效应

本提出温超导体中存在反铁磁自旋涨落对其自旋磁化率效应，研究指出高温超导体中反铁磁自旋涨落对其自旋磁化率的效应引起自旋磁化率随温度单调变化。     

低维超导材料中的量子振荡现象

低维超导材料由于具有尺度接近量子临界尺寸的优势,能够观测到显著的超导量子振荡效应,因此成为研究超导量子振荡效应的优异平台.由于这些量子振荡效应的周期、振幅、相位与磁通涡旋的量子化及运动方式、超导电子的配对机制、特定外部条件下超导体中的涨落和激发现象密切相关,并且它们还能直观地反映超导材料的几何结构对其超导物性的影响,因此对低维超导体中振荡效应的研究直接反映了超导体的本质规律,成为研究材料超导机制的一种重要手段,有着深邃的物理内涵和丰富的研究价值.本文将探讨三类能够在低维超导材料中观测到的典型超导量子振荡效应:利特尔-帕克斯效应、磁通涡旋运动导致的振荡效应和韦伯阻塞效应,从研究手段、理论预期、实验现象以及实验结果诸方面综述其中所揭示的深刻物理规律,并展望低维超导体的量子振荡效应在量子计算、器件物理和低温物理等领域的应用价值.     

耗散介观电容耦合电路的量子效应

对介观耗散电容耦合电路作阻尼谐振子处理,将其量子化,在此基础上研究电荷和电流在能量本征态下的量子涨落,并对其进行讨论.结果表明,每个回路的电荷、电流都存在量子涨落,且两回路的量子噪声是相互关联的. 关键词： 介观耗散电路 电容耦合 量子涨落