高温超导的物理进展.pdf

收稿日期 A 2 A 6 BC A 0 D 7 2 7 2 E 2 3 2 2 3 F 6 2 3 G H 2 I J A 4 D 5 2 3 5 K 5 2 F 5 1 J A 2 3 2 J D 7 2 A B 7L J 7 5M 2 J A A N A 6 B A 5 O 2 0 2 A A 2 A P N Q 8 6 1 6 系列正常态的高频电导 率实验证实了埃米尔和凯尔文森的猜想 随后普 林斯顿大学的翁小组通过测量超导样品的能斯特 8 A 5 效应 发现欠掺杂的样品在 以上很大的 温度范围内都可以检测到能斯特信号 再次指出铜 氧化物超导体的电荷载流子在高温下可以配对 为 预配对理论提供了新的实验证据 B 关于赝能隙另一种争议就是赝能隙起源于竞争 序 即另外一种电子有序相导致费米面的态密度被 压制 这种长程有序与实验上发现的量子临界点协 调一致 特伦和罗瑞蒙等发现许多基本物理量如超 导凝聚能 超流密度 准粒子重量等在化学掺杂为 9 处 有显著变化 同时 C自旋弛豫 测量超导样品的低能自旋涨落谱随掺杂的变化 发 现低能自旋涨落和自旋玻璃态在零温都消失于临界 点 这是高温超导体中发现量子转变的重要证 据 预示支配高温超导电性物理本质的因素是量子 临界涨落以及相关的动力学转变 因此特伦建议由 量子临界点把超导基态分为 个部分 一是掺杂 区具有赝能隙的超导区 它与二维自旋涨落共 存且竞争 另一部分是 区的类似传统超导体 6 的 超 导 区 域 此 区 域 短 程 自 旋 关 联 消 失 D 特伦和罗瑞蒙对比热容 隧道谱 核磁共振 4 以及输运等实验强烈地暗示赝能隙来源于 某些竞争序而不是超导本身 比如 锌对铜的置换可 以强烈地压制超导 但这种置换却没有压制赝能 隙 9 图 表示赝能隙 0和超导凝聚能 9随着 空穴 掺 杂 量 的 变 化 图E表 示 高 温 超 导 体 8 6 1 6 转变温度曲线随钴替代量的增加 而坍塌 而空穴掺杂9 处可能存在量子临界点 图7 8 5 6 6 6 7 7 6 6 6 3 4 随后 凯明斯琪等人用角分辨光电子谱对 跳动从而区分反铁磁和超导 实验上 米驰维克在高场下用核磁共振 发现超导在 涡旋芯子中被压制而出现反铁磁序 涡旋芯外有强 烈的反铁磁涨落 3 4 但 3 理论没有说明为什 么电子会配对 实验中发现强的反铁磁涨落以及可 能的涡旋芯中静止的反铁磁序其他理论也可以解 释 因此这些实验不足以证实 3 对称的存在 另外反铁磁是否和超导态共存仍然很有争议 年波泽维克设计了一个非常精巧的实验 指出在高温超导体中超导态没有和反铁磁态混合 该实验设计了一个超导 反铁磁绝缘体 超导的 三 明 治 节 0 9 1 A 2 F 所以在 0 1 2 中自旋和电荷是分离的 作者同时指出实验上还 必须对过掺以及极度欠掺杂的 2做研究 以确 定更多的信息 被超导掩盖的赝能隙 空穴型高温超导体由于上临界场很高 实验上 很难用磁场完全压制超导态 所以无法清楚得知和 超导态共存且竞争的有序态 而电子型掺杂超导体 上临界场较低 因此实验上可以用比较高的磁场完 全压制超导 爱尔夫和他的同事对电子型掺杂超导 体 0 1 2 和 5 0 超 导 体 的 概 念 5 0 本意是蜘蛛网 这里是稀薄之意 意 思是说高温超导材料的超流密度很低 因而具有非 常稀薄的超导电性 在 5 0 超导态 存在自旋 朝上和朝下的 个电子占据同一格点的可能性 当 能带处于半满状态时 由于双占据态存在导致了空 位的出现 因此电子就有了一定的活动空间 这和共 振价键 A 理论严格禁止双占据态完全不同 没 有双占据的半满的 A态是B C C绝缘体 只有通 过掺杂使体系离开半满状态后超导才会发生 所以 拉夫林认为未掺杂的铜氧化物可以被看成超导能隙 非常大 而超导密度非常低的超导体 即 5 0 超导体 拉夫林的 5 0 超导体概念引起了很多人 的兴趣 张富春 D 通过研究一个有效的E 1 F F 模 型证实了当电子间的库伦排斥能 较大时 半满填 充的基态是反铁磁莫特绝缘体 当电子间的库伦排 斥能小于某个特定值时 少量的双占据位出现 从而 少量空位产生 电子有了一定的活动空间 体系从莫 特绝缘体转变成 5 0 超导体 而且很可能和反 铁磁共存 虽然张的工作没有考虑到超导相的涨落 正确性需要进一步考察 但它提供了一种新的观点 即它不是质疑莫特绝缘体如何转变成超导体而是认 为铜氧化物的莫特基态实际上很可能就是一种非常 脆弱的超导体 9 4 0 4 A B 7 C D E F 7 G 7 4 7 E B F B Q 0 R 0 M 0 S 4 0 0 0 E 7 B F E C G 7 D U A F A A 6 C F C A 8 G E A E F C 1TT 1 3 M 4 H 9 1TT 1 J 9L 3 R 0 1 H 0 3 0 1 P 07 7 7 D F 7 7 D 7 C E 3 3 6 6 D C F D B B 0 5 R 3 3 6 8 I 3 N B F D 1 6 I 0 H D G F E D G D 7 G 3 3 6 6 E E G F E G 7 7 0 N QZ U B G G C F 7 B G G E 7 C Z N F A A A 7 D Q 0 C D G F D G B 7 E W 9 1 0 9 N 1 0 Q 9 T 3 0 H 7 7 A B C F A B B 7 A 8 W D G C F E D G 7 K R 0 1 D C G F E D C E C G 98 6 0 9 U F B B G B C 7 V 7 7 D E F 7 7 D C C L 9 R 0 N W 0 18 3 a 9 0 C R N 0 4 0 T 3 0 W M 0 b 0 8 7 9 0 7 0 0A 3 BC 3 D E K 3 J L M 8 N O P 4 7 2 Q 2 0 1 2 3 4 0 2 2 0 G R 8 0 9 0 E I K I I 3 I 1 4 0 1 2 3 B W 0 7 G 1 R 1 0 5 6 0 7 1 7 0 6 0 7 9 0 M 0 1 2 3 6 0 7 9 E V K V I 3 C 4 0 T 7 1 2 0 E F3 D 0 R 0 1 G 0 0 G 8 0 9 0 E V K 3 C V 0 0 2 0 9 1 7 1 0 5 6 0 7 1 7 0 9 6 7 1 0 6 0 7 9 1 1 6 7 Z G 3 0 7 0 0 6 7 1 0O 0 E 1 0 9 9 6 7 1 0 3 D E I R A 3 C X 2 H T 7 8 8 0 6 0 8 0 8 R 1 0 5 6 0 7 1 7 0 6 0 7 9 2 FS 3 1 1 6 7 Z G 3 P 3 E 0 3 8 1 0 6 K V 3 编辑 杨家琪 书讯 土木工程专业系列教材 自 I I 年起 同济大学按教育部新颁布的普通高等学校本科专业目录 直接以 土木 工程 这一宽口径专业进行招生和培养3在总结土木工程专业教育改革与实践的经验基础 上 同济大学土木工程学院组织优秀师资力量编写了土木工程专业系列教材 该系列教材 已由同济大学出版社作为土木工程系列丛书 教材系列 陆续推出3 该系列教材包括四种类型 专业基础型 专业基础课程和原来的 窄专业 的同类 专业课中的共性部分组成的课程3 专业主干型 原来各 窄专业 中专业课程的核心内 容组成的课程 这些课程分成 建筑工程 交通土建工程 地下建筑 岩土工程 铁 道与城市轨道 水工结构 等课群组 每个课群组各含五六门课程3 专业拓宽型 每个 课群组提炼出的少学时课程 供主修了一个课群组的学生再辅修其他课群组的专业内容 时使用3 专业特色型 每个课群组中的非核心课程和其他反映土木工程学科前沿的内 容3 该系列教材已出版的有 画法几何 画法几何习题集 土木工程制图 土木工 程制图习题集 结构力学 上 下册 第二版 土木工程专业英语 上 下册 土木工 程相关法规 土木工程概预算与招投标 土木工程施工 上 下册 基础工程设计原 理 混凝土结构基本原理 混凝土结构设计 建筑钢结构设计 砌体结构设计 建筑结构抗震设计理论与实例 第二版 建筑结构 X 建筑结构体系与选型 钢K混凝土组合结构 土工试验与原理 土工试验与原位测试 桥涵水文 3 购书联系地址 上海市四平路 V I号同济大学出版社 邮编 V A A A I V 发行部门电话 A V I C J I V V 兼传真 I V C J 3 CJ 同 济 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 万方数据 高温超导的物理进展高温超导的物理进展 作者 方磊 许业文 徐政 FANG Lei XU Ye wen XU Zheng 作者单位 方磊 徐政 FANG Lei XU Zheng 同济大学 材料科学与工程学院 上海 200092 许业文 XU Ye wen 同济大学 材料科学与工程学院 上海 200092 总装备部 工程兵科研一所 江苏 无锡 214035 刊名 同济大学学报 自然科学版 英文刊名 JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY NATURAL SCIENCE 年 卷 期 2005 33 7 参考文献 49条 参考文献 49条 1 Monien H Pins D Spin excitations and pairing gaps in the superconducting state of YBa2Cu3O7 1990 2 Zhang S C A unified theory based on SO 5 symmetry of superconductivity and antiferromagnetism 外 文期刊 1997 3 Varma C M Littlewood P B Schmitt Rink S Phenomenology of the normal state of Cu O high temperature superconductors 1989 4 Emery V J Kivelson S Tranquada J M Stripe phases in high temperature superconductors 外文期刊 1999 5 Tranquada J M Sternlieb B J Uchida S Evidence for stripe correlations of spins and holes in copper oxide superconductors 外文期刊 1995 6 Simon M E Varma C M Detection and implications of a time reversal breaking state in underdoped cuprates 2002 7 Schrieffer J R Wen X G Zhang S C Dynamic spin fluctuations and the bag mechanism of high Tc superconductivity 1989 8 Anderson P W The resonating valence bond state in La2CuO4 and superconductivity 外文期刊 1987 9 Ding H Yokoya T Campuzano J C Spectroscopic evidence for a pseudogap in the normal state of underdoped high Tc superconductors 1996 10 Mark Buchanan Mind the pseudogap 外文期刊 2001 11 Coleman P Superconductivity Liifting the gossamer veil 2003 12 Zhang F C Gossamer superconductor mott insulator and resonating valence bond state in correlated electron systems 2003 13 Laughlin R B Gossamer superconductivity 2002 14 Alff L Krockenberger Y Welter B A hidden pseudogap under the dome of superconductivity in electron doped high temperature superconductors 2003 15 Anderson P W Spin charge separation is the key to the high Tc cuprates 外文期刊 2000 16 Hill R W Proust Cyril Taillefer Louis Breakdown of Fermi liquid theory in acopper oxide superconductor 外文期刊 2001 6865 17 Norman M R Pepin C The electronic nature of high temperature cuprate superconductors 2003 18 Tsuei C C Kirtley J R Phase sensitive evidence for d wave pairing symmetry in electron doped cuprate superconductors 外文期刊 2000 19 Armitage N P Lu D H Shen Z H Superconducting gap anisotropy in Nd1 85Ce0 15CuO4 Results from photoemission 外文期刊 2001 6 20 Sato T Kamiyama T Takahashi T Observation of dx2 y2 like superconducting gap in an electron doped high temperature superconductor 2001 21 Kokales J David Fournier P Mercaldo Lucia V Microwave electrodynamics of electron doped cuprate superconductors 外文期刊 2000 22 Loeser A G Shen Z X Dessau D S Excitation gap in the normal state of underdoped Bi2Sr2CaCu2O8 1996 23 MARSHALL D S Dessau D S Shen Z X Unconventional electronic structure evolution with hole doping in Bi2Sr2CaCu2O8 Angle resolved photoemission results 1996 24 Millis A J Monien H Pins D Phenomenological model of nuclear relaxation in the normal state of YBa2Cu3O7 1990 25 Huang Q Zasadzinski J F Tralshawala N Tunnelling evidence for predominantly electron phonon coupling in superconducting Ba1 xKxBiO3 and Nd3 xCexCuO4 y 1990 26 Wu Dong Ho Mao Jian Mao S N Temperature dependence of penetration depth and surface resistance of Nd1 85Ce0 15CuO4 1993 27 Lee P A Orbital currents and cheap vortices vortices in underdoped cuprates 2003 28 HAMADA Koichi Yolshioka Daijiro Relation between d density wave of electron and staggered flux of spinon 2003 29 Zhu J H Kim Wonkee Ting C S Quasiparticle states around a nonmagnetic impurity in a d density wave state of high Tc cuprates 2001 30 Tewari S Kee Hae Young Nayak C Spin and current correlation functions in the d density wanve state of the cuprates 2001 31 Wang Q H Han J H Lee D H Superfluid density in the d density wave scenario 2001 32 Wu C J Liu W V Thermodynamic properties of the d density wave order in cuprates 2002 33 Ghosh H Singh A Interplay of staggered flux phase and d wave superconductivity 2002 34 Chakravarty S Laughlin R B Morr D K Hidden order in the cuprates 2001 35 Bozovic I Logvenov G Verhoeven M A J No mixing of superconductivity and antiferromagnetism in a hith temperature superconductor 2003 36 Kakuyanagi K Kumagai K Matsuda Y Antiferromagnetic ordering and disappearance of pseudogap within the vortex core of Tl2Ba2CuO6 2002 37 Mitrovic V F Sigmund E E Eschrig M Spatially resolved electronic structure inside and outside the vortex cores of a high temperature superconductor 2001 38 Kaminski A Rosenkranz S Fretwell H M Spontaneous breaking of time reversal symmetry in the pseudogap state of a high Tc superconductor 外文期刊 2002 39 Tallon J L Loram J W Williams G V M Critical doping in overdoped high Tc superconductors A quantum critical point 1999 40 Panagopoulos C Tallon J L Raniford B D Evidence for a generic quantum transition in high Tc cuprates 2002 41 Panagopoulos C Tallon J L Rainford B D Low frequency spins and the ground state in high Tc cuprate