EuMo_6S_8的超导性、电荷密度波和磁性间的相互影响

我们已观察到在120K时Eu_(1.2)Mo_6S_8的热容量、电阻及霍尔系数的反常规象,并确定为一种马氏体结构的相变特征;这种马氏体结构相变产生于一种模糊的电荷密度波的转变,后者在部分费米面上造成能隙。 费米面出现部分能隙说明了在常压下直10mK不出现超导的原因。高压抑制了电荷密度波的转变。从费米面上状态的超导性和这种转变相互竞争出发,计算得到的超导转变温度对压力的依赖性,与实验结果非常一致。在低温时,临界场随温度的变化非常强烈,这种变化已用Jaccarino-Peter补偿效应进行了解释。在高压时与理论的预言比较,EuMo_6S_8的临界场非常高,至少与现有任何的超导体一样高。压力为14Kbar、温度低于2K时在10T到15T范围内已观察到低场下电阻态到超导态的转变,这就是称之为场诱导超导性的一种新效应。     

压力诱导酌拓扑绝缘体化合物Bi2Te3常压相的超导性

通过高压电阻测量,发现了拓扑绝缘体化合物BizTe3压力诱导的超导性,在3-6GPa的压力范围内,超导临界温度L约为3K．高压下原位同步辐射的结果证明这个超导相来源于常压相结构．通过霍尔效应的测量,发现超导的Bi2Te3样品的载流子为P型．对高压同步辐射结果Reitveld精修得到的晶格参数和原子位置,并以此进行第一性...     

强磁场下的固体物理研究进展

强磁场下的物理研究是一个富有成果的研究领域，40T以下稳态强磁场的研制成功为固体物理研究提供了新的科学机遇。文章简要地介绍强磁场下某些固体物理，其中包括高温超导体的H－T相图和非费米液体行为，德哈斯（de Haas)效应和费米面性质，电子的Wigner结晶及其动力学行为，磁场诱导的相变（如绝缘体－金属和超导转变），多级磁有序，串级自旋密度波和大块材料中的量子霍尔效应等的实验研究的近期进展，希望以此引起人们对国内强磁场下物理研究的关注。     

铁基超导体的角分辨光电子能谱研究进展

最近发现的超导转变温度高达55K铁基高温超导体结束了铜氧化物在超导转变温度高于40K的领域一统天下的局面.与铜氧化物高温超导体一样,超导配对对称性对于理解这一新的体系有着重要的作用.文章利用角分辨光电子能谱实验手段,全面地研究了铁基材料的能带结构和费米面以及它们随载流子掺杂浓度变化的演化过程,发现了铁基超导体中依赖费米面的无节点的超导能隙,指出了费米面间的相互作用对超导配对起着关键作用.     

Fe1.01Se0.4Te0.6单晶的超导电性研究

本文采用自助溶剂法生长得到Fe1.01Se0.4Te0.6单晶样品,超导零电阻温度Tczero=11.0 K,部分样品经400℃进行48小时退火之后,超导零电阻温度变为Tczero=7.0K.分析表明退火后样品的Fe含量变大,超导电性被部分抑制.通过磁场下电阻率-温度曲线的实验测量,用WHH(Werthamer-Helfand-Hohenberg)方法估算得到退火前后样品在0K附近的上临界场分别为83.2T和61.3T.上临界场μ0Hc2(T)随温度变化曲线在0T附近向高温方向上翘,说明样品具有"二流体"行为.直流磁化曲线在40K和120K分别出现向下弯曲,40K处的变化可能对应于过量Fe的自旋冻结.应变测量结果显示样品在117K时应变值发生一个突变,变化量约为晶格参数的0.06%,显示样品发生一个结构相变.因此,120K处的磁化下降对应于样品从四方相到正交相的结构转变.     

准—维电荷密度波导体钾青铜低温喇曼光谱研究

本文对钾青铜低温喇曼光谱进行了研究,观察到由77K到180K升温时具有部分软化特征的电荷密度波振幅模和两个与相变相联系的新附加声子线。利用平均场理论对软模进行分析,给出了电荷密度波的Peierls能隙2△(0)、电声子耦合常数λ及电荷密度波的有效质量m*_(CDW)的估计值分别为0.13eV、0.26及337m_e。这些参数与其他作者通过中子散射、红外及自旋磁化率等实验得到的结果相符,对深入理解电荷密度波动力学本质有重要意义。同时,对振幅模部分软化的原因及强度在100K附近的异常现象也进行了分析讨论。     

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y系统的超导电性和磁化反常

Tl_4Ba_3Ca_3Cu_4O_y 氧化物超导体中存在100K 和120K 两个超导相.测量电流为10mA 时,零电阻超导 T_c 为119K.DC 磁化结果表明:在77K 时不可逆场约为2200O_e,冻结磁通密度11.6G,样品是弱钉扎Ⅱ类超导体.Meissner 效应测量结果表明:Meissner 信号的61%是120K 相的贡献,39%是100K 相的贡献.超导体积的上限和下限的比较,不同磁场和测量电流的 R(T)超导转变以及磁化反常表明:我们的样品中存在着大量的弱连接超导电性,并构成邻近效应超导体,研究了它的日 H_(c2)(T).并由邻近效应超导体的磁化曲线演算出它的超导参量.     

固体氢在极端压强下的超导性能

氢元素在常压下具有最简单的晶体结构和物理性质。随着压强增加,氢单质发生相变,由绝缘体转变为金属,被称为金属氢。数值模拟表明,金属氢具有高温超导电性,因此,金属氢研究也被称为高压物理领域的“圣杯”课题。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对固体氢在极端高压(0.5～5.0 TPa)下的结构和超导电性开展了系统研究。研究结果表明：固体氢的高压相变序列为I4₁/amd→oC12→cI16;对于同一种结构,随着压强增加,电声耦合系数减小,费米面处电子态密度减小,特征振动频率增加,超导转变温度发生小幅变化;在2.0 TPa压强下,固体氢的超导转变温度高达418 K(库伦赝势经验值μ^*=0.10)。研究工作将为金属氢及其超导电性的后续理论和实验研究提供参考。     

手性ABM态p波超导体上临界磁场的角依赖关系

利用格林函数方法,通过Klemm-Clem变换,计算具有正交晶格结构椭球形费米面的手性ABM态p波超导体上临界磁场的角依赖关系.超导序参量选取具有手性ABM对称性的等自旋配对单分量形式.当椭球形费米面满足一定条件时,上临界磁场随角度呈现非单调变化,表明除配对电子有效质量的各向异性外,手性ABM态p波超导体也具有超导序参量的各向异性.计算结果可用于判断重费米子超导体Sr2RuO4的配对电子空间结构.     

铁磁性超导体RuSr2GdCu2O的比热和电磁性质研究

我们测量了氧化物超导材料RuSr2GdCu2O8的电阻、磁化率和比热,发现该样品在135K附近有一个铁磁相变过程.该样品的超导临界温度比较低,其零电阻温度在4.2K以下,而在134K附近电阻有一个很明显的峰值.磁化率在此温度显示出一个很尖锐的峰值,说明样品在此温度有一个由顺磁到铁磁的相变过程,而且这个相变过程进行得比较快,其温度范围大约为10K左右.     

Tl—Ba—Ca—Cu氧化物超导体的低场磁性

我们测量了 T1-Ba-Ca-Cu-O 高温超导样品在低磁场下的磁化率和电阻与温度的关系;观察到样品具有两个超导主相,T_c 分别为117K 与104K;估算出该样品在77K 下的下临界场H_(c1)大约为480G.样品的迈斯纳效应和磁屏蔽的测量结果表明,该样品的磁屏蔽效应很小.在外加低磁场下测量了样品的临界电流,研究了,I_c-H 关系,发现在30G 以下磁场范围内的实验结果与超导颗粒之间是无规并联的约瑟夫森弱连接的理论结果符合较好.     

高压下Nb3Sn单晶的超导相转变

研究高压下Nb₃Sn单晶的超导相转变行为对探究力学变形诱导的材料超导性能弱化机理有重要意义。通过分子动力学模拟研究了Nb₃Sn单晶在高压下的原子尺度变形和晶体结构变化,在此基础上,建立了高压下Nb₃Sn单晶的超导相转变模型,模型预测结果与实验观测结果吻合较好。结果表明:静水压作用下,Nb₃Sn单晶体发生了明显的晶格畸变,但晶体结构保持完整;压力诱导的费米面上电子态密度的变化在高压下Nb₃Sn单晶体超导相转变中起主导作用。所得研究结果为研究高压下Nb₃Sn多晶体以及复合多晶体的相转变行为奠定了基础,同时有助于进一步认识Nb₃Sn材料超导性能的弱化机理。     

电荷转移型Hubbard模型的相图

用玻色化技术和高斯波泛函变分理论研究了电荷转移型Hubbard模型.通过自旋密度波和电荷密度波的位相结构的变化，并结合其相应能隙的变化，得到以下结论：系统的Ising相变与Mott相变不重合，中间有一个SDI(spontaneouslydimerizedinsulating)的过渡相.在BI(band-insulator)相，自旋密度波与电荷密度波都具有能隙，而在MI(Mott-insulator)相，电荷密度波具有能隙，自旋密度波没有能隙. 关键词： Hubbard模型 电荷密度波 自旋密度波 相图     

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.     

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。     

正电子湮没与高温超导体

正电子是探测固体中电子密度、动量分布、缺陷和相变的灵敏探针．正电子湮没是研究高温超导体的电子结构和缺陷特性的有用工具．本文简要介绍了近年来用正电子湮没研究高温超导体的费米面、测量其电荷密度分布、缺陷特性及结构转变等方面的最新进展．     

三元非晶态Zr_(76)Cu_(14)Ni_(10)低温高压下的超导性

用液相高速淬火技术制备了三元Zr_(76)Cu_(14)Ni_(10)非晶态合金.进行了不同压力下电阻与温度之间关系试验;进行了在卸除高压(10kbar)后样品电阻与温度之间关系的试验.结果表明:常压下非晶态超导转变温度T_c为3.32K.转变宽度△T_c为0.05K.随着压力从1ba→7.3kbar→10kbar递增,T_c相应从3.32K→3.39K→3.42K递增,而△T_c基本不变.超导前的剩余电阻却随压力增加而逐渐下降.168小时后卸除高压(10kbar),此时观察到样品的T_c是可逆的,而剩余电阻是不可逆的.     

ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用密度泛函理论体系下的投影缀加波方法, 对闪锌矿和朱砂相结构的ZnTe在高压下的状态方程和结构相变进行了研究, 并分析了相变前后的原胞体积、电子结构和光学性质. 结果表明: 闪锌矿结构转变为朱砂相结构的相变压力为8.6 GPa, 并没有出现类似材料高压导致的金属化现象, 而是表现出间接带隙半导体特性. 相变后, 朱砂相结构Zn和Te原子态密度分布均向低能级方向移动, 带隙变小; 轨道杂化增强, 更有利于Te 5p与Zn 3d间的电子跃迁, 介电常数虚部主峰明显增强, 但宏观介电常数不受压力的影响.     

临界现象的突破

法国Grenoble的CEA实验室和Grenoble强磁场实验室（GHMFL）的A．Huxley教授所领导的研究组将一块 锗-铑-铀（URhGe）样品的温度冷却并使其转变为超导体，在不施加磁场的条件下，它的超导转变温度Tc是280mK．正如预期的一样，将磁场逐渐加大到2T的过程中，超导转变温度也在逐渐降低．由于磁场是会破坏物质的超导性的，所以当磁场超过2T时URhGe样品的超导行为消失了,然而当研究组继续加大磁场到8T时，URhGe样品的超导行为又恢复了，当然这时的超导转变温度也变为400mK,将磁场继续增大到13T时，样品的超导性又一次消失了，Huxley的研究组发现UrhGe样品在磁场为12T附近经受了两种不同的相变。     

氧化石墨烯纳米带能带结构和态密度的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了氧化石墨烯纳米带的电荷密度、能带结构和分波态密度。结果表明,石墨烯纳米带被氧化后,转变为间接带隙半导体,带隙值为0.375 e V。电荷差分密度表明,从C原子和H原子到O原子之间有电荷的转移。分波态密度显示,在导带和价带中C-2s、2p,O-2p,H-1s电子态之间存在强烈的杂化效应。在费米能级附近,O-2p态电子局域效应的贡献明显,对于改善氧化石墨烯纳米带的半导体发光效应起到了主要作用。