电子型超导材料的超流密度响应

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1、2014年第1期物理通报物理问题研究电子型超导材料的超流密度响应王宏(大同煤炭职业技术学院山西大同037003)(收稿日期：2013—06—21)摘要：超导电性是凝聚态物理学中研究的热点．超导材料基本构成分为电子型与空穴型．对于空穴型超导材料，其电子配对对称性普遍接受的是具有dz一z波对称性；而对于电子型超导材料，电子配对对称性是dz一z波对称性还是波对称性，目前还存在着很大的争议．在线性近似下，dzz波超导体超流密度是温度的线性函数，而S波超导体的超流密度是温度的指数函数．因此通过对超流密度的研究可以明确电子型超导材料的

2、电子配对对称性．本文首先从微观t—ttJ模型出发，通过隶波色子平均场近似，计及反铁磁关联序和超导配对项，得到两带超导哈密顿量，进而推导出两带超流密度．最后验证了电子掺杂型超导体电子配对对称性和空穴掺杂型一样，同样具有dz一z波对称性，和早期唯象的两带模型的研究相一致．明确超流密度随掺杂的变化，是两带准粒子随掺杂变化相互作用的结果．关键词：两带模型费米面超流响应电子掺杂配对对称性量子效应、隧道效应、交流感应台阶效应、超导邻近1高温超导的发现效应等．在超导产生机制上，著名的BCS理论提出，人们将低温下直流电阻消失的现象称为超导

3、电超导现象看作一种宏观量子效应，它认为电子间的性，具有超导电性的材料称超导体．19l1年4月8日，直接相互作用是相互排斥的库仑力．但如果仅仅存荷兰莱顿大学的卡末林·昂内斯(H．Kamerlingh在库仑力直接作用的话，电子不能形成配对，电子间Onnes)发现，用液氦将汞的温度降到4．3K时，汞还存在以晶格振动(声子)为媒介的间接相互作用．的电阻突然消失，这是人类历史上首次发现超导现这种相互作用是吸引的，称为有效吸引，正是这种吸象．引作用导致了金属中自旋和动量相反的电子可以配超导体的基本属性由以下3个特征表示．对形成“库珀对

4、”．“库珀对”在晶格当中可以无损耗(1)超导态是一种新的凝聚态．的运动，形成超导电流．(2)超导体中准粒子激发存在能隙△，即在超导目前已发现有一半的金属元素和成百上千种合相中激发出一个准粒子至少需要△能量．金与化合物超导体，但是它们的超导转变温度T较(3)超导体中存在迈斯纳效应，即在超导态下低，直到20世纪8O年代中期丁未能突破3OK大磁场不能透入宏观样品内部，超导体对于弱场是完关．1986年AlexMallerh和GeorgeBednoz首次发全逆磁体．现铜氧钙钛陶瓷La—Ba—Cu—O化合物中的高温超超导体除了具有以上

5、三个基本特征外，在此之导现象，转变温度为35K，结果很快被同行证实和后人们还发现了超导穿透深度(伦敦穿透深度)、超加以改进，并在掺人二价金属M(Ba，Sr等)的导相干长度、超导体的同位素效应、压力效应、宏观La。⋯MCuO一化合物体系中获得了T高于40K作者简介：王宏(1983一)，男，硕士，研究方向：高温超导2014年第1期物理通报物理问题研究的超导转变温度．1987年2月，美国的朱经武l】教授温度是朱经武研究组l在HBaCa。Cu。()+(H一研究组和我国的赵忠贤_2]教授研究组先后独立地1223)化合物中测量得到的，

6、其中转变温度T一133在YBaCu。O一(后简称Y一123)[33化合物中发现K，加压力甚至可使T提升到160K以上．自从了T≥9OK的氧化物高温超导体，使超导体研究AlexMOllerh与GeorgeBednoz新发现的铜氧化合首次进入了液氮温区．1988年初，人们又发现了另物问世以来，超导转变温度屡破纪录，在不到两年的外两组具有更高转变温度T的铜氧化物的超导体：时间内丁已提高了4～5倍，进入了便于工作的液Bi2Sr2Ca2Cu3Ol。_(Bi一2223)，其T一110K；氮温区，其临界磁场也很高(见表1)，为超导电性的

7、TIzBa2CaCu。O。(T1—2223)，其超导转变温度高达研究和应用开辟了一个新时期．T一125Kl_5]．迄今为止被公认的最高的超导转变表1超导转变温度和临界磁场提高的编年表超导体T／KH／K观测年代Hg4．20．04191l常Pb7．2O．O8l913规Nb9．3O．2Ol930超Nb—Ti合金10．0l41954导V3Si17．121l954体Nb3Sn18．124l954【Nb3Ge23．238l973高La2一MCuO4一(La一214)40401986温YBa2Cu3O7一(y一123)92l987超Hi

8、2Sr2Ca2Cu3Olf)十(Bi一2223)llO>l00l988导T12Ba2Ca2Cu3Olo(Tl一2223)l25>1201988体HB>130a2Ca2Cu3O8+(Fig一1223)133(>l6O加压)1993导电性能比垂直于平面方向的导电性能强得多，一2电子掺杂型高温超导的微观模型及