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包郵 非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量
作者：封東來(lái)
開(kāi)本：
B5
頁(yè)數(shù)：
416
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非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量 版權(quán)信息
- ISBN：9787030727558
- 條形碼：9787030727558 ; 978-7-03-072755-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>
非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量 內(nèi)容簡(jiǎn)介
超導(dǎo)是極少數(shù)奇妙的宏觀量子現(xiàn)象，電子在超導(dǎo)態(tài)構(gòu)成了庫(kù)伯對(duì)，并具有相同的相位，因此呈現(xiàn)出零電阻和排斥磁場(chǎng)等神奇的宏觀性質(zhì)，引起了人們極大的興趣。上世紀(jì)七十年代末發(fā)現(xiàn)的重費(fèi)米子超導(dǎo)、八十年代發(fā)現(xiàn)的銅氧化物高溫超導(dǎo)、以及2008年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)等，用傳統(tǒng)的BCS理論似乎無(wú)法解釋?zhuān)判员徽J(rèn)為是配對(duì)的主要機(jī)制，這些材料被統(tǒng)稱(chēng)為非常規(guī)超導(dǎo)。鐵基超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)后的十年中，我國(guó)科學(xué)家在其材料、理論、實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用這幾方面的研究中都取得了很多重要的進(jìn)展。為了反映本領(lǐng)域的科研前沿，本書(shū)收集了基金委重大研究計(jì)劃部分項(xiàng)目的成果，這些內(nèi)容是超導(dǎo)相關(guān)研究的一個(gè)小結(jié)，也可以看作是我國(guó)超導(dǎo)電性研究的一個(gè)局部縮影。
非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量 目錄
目錄
叢書(shū)序
前言
第1章 非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)基因 1
1.1 引言 1
1.2 關(guān)于非常規(guī)高溫超導(dǎo)的問(wèn)題 3
1.3 對(duì)**個(gè)問(wèn)題的假設(shè) 3
1.3.1 銅氧化物超導(dǎo)體的情況 4
1.3.2 鐵基超導(dǎo)體的情況 5
1.4 第二個(gè)問(wèn)題的答案 7
1.4.1 非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的條件和規(guī)則 7
1.4.2 銅氧化物超導(dǎo)體的情況 8
1.4.3 鐵基超導(dǎo)體的情況 9
1.5 第三個(gè)問(wèn)題的答案 11
1.5.1 八面體/四面體配位體和正方晶格對(duì)稱(chēng)性 11
1.5.2 基于d7填充三角雙錐配位形成的三角/六角二維晶格 11
1.5.3 基于d7填充的四面體共享頂角形成的鈷基正方二維晶格 13
1.5.4 基于d8填充的八面體邊角共享形成的鎳基正方二維晶格 15
1.6 本章小結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 新型非常規(guī)超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) 20
2.1 CrAs的超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)及非常規(guī)超導(dǎo)電性研究 20
2.1.1 CrAs的基本結(jié)構(gòu)和物性 20
2.1.2 CrAs超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) 25
2.1.3 CrAs相圖和非常規(guī)超導(dǎo)電性研究 27
2.1.4 CrAs相關(guān)體系超導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展 33
2.2 MnP的超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)及量子臨界行為研究 34
2.2.1 MnP的晶體結(jié)構(gòu)和磁性 34
2.2.2 MnP超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn) 34
2.2.3 MnP壓力–溫度相圖和量子臨界行為 36
2.3 本章小結(jié) 41
參考文獻(xiàn) 42
第3章 激光角分辨光電子能譜對(duì)高溫超導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的研究 46
3.1 深紫外激光角分辨光電子能譜 46
3.1.1 角分辨光電子能譜的原理 46
3.1.2 深紫外激光角分辨光電子能譜 47
3.2 深紫外激光光電子能譜對(duì)超導(dǎo)機(jī)理的研究 48
3.2.1 高溫超導(dǎo)體的奇異正常態(tài)特性 49
3.2.2 高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性 54
3.2.3 多體相互作用和電子耦合譜函數(shù)的獲取 64
3.3 本章小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
第4章 鐵基化合物超導(dǎo)電性的壓力調(diào)控 81
4.1 緒論 81
4.2 高壓量子調(diào)控主要技術(shù)與基本理論簡(jiǎn)介 82
4.3 鐵砷基超導(dǎo)體高壓量子調(diào)控 84
4.3.1 高壓研究對(duì)常壓化學(xué)摻雜提升超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的啟示 84
4.3.2 高壓研究揭示的鐵砷基超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度上限 85
4.3.3 壓力導(dǎo)致的鐵砷化合物中超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑 86
4.3.4 壓力下磁有序–超導(dǎo)態(tài)雙臨界點(diǎn)的發(fā)現(xiàn) 88
4.3.5 壓致價(jià)態(tài)變化對(duì)超導(dǎo)電性的影響 90
4.3.6 小結(jié) 91
4.4 鐵硒基超導(dǎo)體高壓量子調(diào)控 92
4.4.1 壓力導(dǎo)致的超導(dǎo)再進(jìn)入現(xiàn)象 93
4.4.2 壓力驅(qū)動(dòng)的量子相變 94
4.4.3 壓力調(diào)控揭示的超晶格絕緣相與超導(dǎo)電性的關(guān)聯(lián)性 97
4.4.4 化學(xué)負(fù)壓力對(duì)超導(dǎo)電性的影響 97
4.4.5 高壓研究揭示的超晶格與磁性的關(guān)系 100
4.4.6 小結(jié) 101
4.5 本章小結(jié) 103
參考文獻(xiàn) 104
第5章 “111”體系鐵基超導(dǎo)材料：性能、調(diào)控和非常規(guī)物態(tài)構(gòu)筑 120
5.1 “111”體系母體相結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 120
5.2 LiFeAs材料摻雜和性能調(diào)控 124
5.2.1 摻雜對(duì)LiFeAs超導(dǎo)溫度的影響 124
5.2.2 摻雜對(duì)LiFeAs正常態(tài)性質(zhì)的影響 127
5.3 NaFeAs摻雜材料超導(dǎo)性質(zhì) 130
5.4 LiFeP材料超導(dǎo)特性 131
5.5 壓力誘發(fā)的“111”體系超導(dǎo)溫度上升 133
5.5.1 高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù) 133
5.5.2 壓力對(duì)LiFeAs和LiFeP超導(dǎo)的影響 135
5.5.3 壓力對(duì)NaFeAs超導(dǎo)的影響 136
5.6 LiFeAs超導(dǎo)材料的拓?fù)涮匦浴?39
5.7 從“111”體系超導(dǎo)材料到“111”體系稀磁半導(dǎo)體材料 140
5.8 “111”體系構(gòu)筑多功能非常規(guī)磁電材料前景 142
參考文獻(xiàn) 143
第6章 極低溫?zé)釋?dǎo)率探測(cè)鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)量子態(tài) 150
6.1 鐵基超導(dǎo)體簡(jiǎn)介 150
6.2 極低溫?zé)釋?dǎo)率如何探測(cè)能隙結(jié)構(gòu) 151
6.3 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)122體系的研究 154
6.3.1 空穴型K-Ba122超導(dǎo)體及其衍生型 154
6.3.2 電子型Ni-Ba122超導(dǎo)體 161
6.3.3 電子型Co-Ba122超導(dǎo)體 162
6.3.4 同價(jià)摻雜的P-Ba122超導(dǎo)體 165
6.3.5 同價(jià)摻雜的Ru-Ba122超導(dǎo)體 168
6.4 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)111體系的研究 169
6.4.1 LiFeAs 169
6.4.2 NaFe1-xCoxAs 171
6.5 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)11體系的研究 172
6.5.1 FeSex 173
6.5.2 FeS 175
6.6 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)1111體系的研究 175
6.6.1 LaFePO 176
參考文獻(xiàn) 178
第7章 FeSe界面超導(dǎo)的構(gòu)筑與機(jī)理研究 184
7.1 單層 FeSe/SrTiO3界面超導(dǎo)的構(gòu)筑和基本性質(zhì) 185
7.1.1 FeSe/SrTiO3界面超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn) 185
7.1.2 生長(zhǎng)流程 186
7.1.3 對(duì)于界面超導(dǎo)Tc的表征 187
7.1.4 界面形貌與原子結(jié)構(gòu) 189
7.2 單層FeSe/SrTiO3的電子結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)能隙 190
7.2.1 單層FeSe/SrTiO3電子結(jié)構(gòu)及其特殊性 190
7.2.2 FeSe能帶結(jié)構(gòu)隨薄膜厚度的演變 196
7.2.3 超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性研究 200
7.3 界面超導(dǎo)機(jī)理研究 206
7.3.1 單層FeSe/STO界面的應(yīng)力調(diào)控 207
7.3.2 單層FeSe的界面材料調(diào)控 211
7.3.3 FeSe厚膜的載流子摻雜調(diào)控 216
7.3.4 FeSe薄膜表面K摻雜的厚度依賴研究 223
7.3.5 界面電聲子耦合對(duì)超導(dǎo)的作用 228
7.4 本章小結(jié) 231
參考文獻(xiàn) 233
第8章 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的對(duì)稱(chēng)破缺態(tài)和能隙各向異性 241
8.1 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的對(duì)稱(chēng)破缺態(tài) 241
8.1.1 鐵基超導(dǎo)體中的磁有序和向列序 241
8.1.2 電子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、孿晶、表面態(tài) 243
8.1.3 向列序下的能帶結(jié)構(gòu)重構(gòu) 246
8.1.4 磁有序下的能隙與其軌道依賴性 250
8.2 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的能隙各向異性 253
8.2.1 費(fèi)米面拓?fù)渑c配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 254
8.2.2 空穴電子型鐵基超導(dǎo)材料中的能隙結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn) 256
8.2.3 重電子摻雜型鐵硒超導(dǎo)中的能隙各向異性 260
8.3 本章小結(jié) 264
參考文獻(xiàn) 264
第9章 FeSe類(lèi)超導(dǎo)體的中子散射研究 268
9.1 中子散射實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理 268
9.1.1 中子散射技術(shù)背景 268
9.1.2 中子微分散射截面 269
9.1.3 中子源與中子散射譜儀 271
9.2 鐵基超導(dǎo)體基本結(jié)構(gòu)與磁性介紹 272
9.2.1 晶體結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu) 272
9.2.2 局域與巡游磁性 275
9.2.3 超導(dǎo)自旋共振態(tài) 277
9.3 FeSe的磁性基態(tài)及其與向列序和超導(dǎo)的耦合 278
9.3.1 FeSe中的超導(dǎo)自旋共振態(tài) 278
9.3.2 FeSe的磁性基態(tài)及其與向列序的耦合 280
9.4 KxFe2-ySe2母體的磁結(jié)構(gòu)與磁激發(fā) 284
9.4.1 KxFe2-ySe2母體的磁結(jié)構(gòu) 284
9.4.2 KxFe2-ySe2母體的磁激發(fā) 285
9.5 重電子摻雜FeSe超導(dǎo)體的自旋共振峰與超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 288
9.5.1 重電子摻雜FeSe超導(dǎo)體的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 288
9.5.2 S 摻雜KxFe1-ySe2超導(dǎo)體中超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的演化 290
9.6 重電子摻雜鐵硒類(lèi)超導(dǎo)體中的磁激發(fā) 293
9.6.1 Li0.8Fe0.2ODFeSe超導(dǎo)體的磁激發(fā)色散關(guān)系 293
參考文獻(xiàn) 296
第10章 鐵基超導(dǎo)材料的核磁共振研究 303
10.1 凝聚態(tài)核磁共振 303
10.1.1 原子核體系的哈密頓量 304
10.1.2 譜學(xué)分析 305
10.1.3 原子核弛豫分析 310
10.1.4 自旋–晶格弛豫 311
10.1.5 自旋–自旋弛豫 313
10.1.6 超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性和核磁共振 314
10.1.7 超導(dǎo)態(tài)下的奈特位移：自旋配對(duì)性質(zhì) 314
10.1.8 超導(dǎo)態(tài)下的自旋晶格弛豫率：超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性 316
10.2 KFe2Se2中非常規(guī)的自旋單態(tài)配對(duì) 318
10.2.1 自旋單態(tài)配對(duì) 318
10.2.2 非常規(guī)軌道配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 321
10.3 FeSe中的向列序和高壓磁結(jié)構(gòu) 323
10.3.1 FeSe的高壓磁結(jié)構(gòu) 324
10.3.2 FeSe中的低能自旋漲落 327
10.3.3 FeSe的電子向列相隨壓強(qiáng)的變化 331
10.3.4 總結(jié)與討論 335
10.4 KFe2As2中可能的電荷序 336
10.4.1 KFe2As2中As的核磁共振譜 336
10.4.2 *高壓下的對(duì)稱(chēng)性破缺——可能的電荷序 338
10.4.3 討論和總結(jié) 340
10.5 鐵基超導(dǎo)材料中超導(dǎo)電性與反鐵磁序的共存與競(jìng)爭(zhēng) 340
10.5.1 Ba（Fe0.77Ru0.23）2As2中超導(dǎo)電性與反鐵磁序的微觀共存 341
參考文獻(xiàn) 347
第11章 重費(fèi)米子材料與物理 354
11.1 重費(fèi)米子的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 354
11.2 幾類(lèi)典型的重費(fèi)米子材料 356
11.2.1 鈰基重費(fèi)米子化合物 356
11.3 鐿基重費(fèi)米子化合物 359
11.4 鈾基重費(fèi)米子化合物 360
11.5 重費(fèi)米子體系中的前沿科學(xué)問(wèn)題 361
11.5.1 重費(fèi)米子超導(dǎo) 362
11.5.2 重費(fèi)米子超導(dǎo)序參量的對(duì)稱(chēng)性 363
11.5.3 重費(fèi)米子超導(dǎo)與其他競(jìng)爭(zhēng)序的相互作用 365
11.6 量子相變 366
11.6.1 多參量調(diào)控的反鐵磁量子相變 367
11.6.2 電子不同自由度的量子相變 369
11.7 強(qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)鋺B(tài) 369
11.7.1 拓?fù)浣俳^緣體 370
11.7.2 拓?fù)浣侔虢饘佟?70
11.8 其他類(lèi)型的新穎量子態(tài) 371
11.8.1 重費(fèi)米子材料URu2Si2的隱藏序 372
11.8.2 重費(fèi)米子阻挫體系中的奇異態(tài) 373
11.8.3 C
叢書(shū)序
前言
第1章 非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)基因 1
1.1 引言 1
1.2 關(guān)于非常規(guī)高溫超導(dǎo)的問(wèn)題 3
1.3 對(duì)**個(gè)問(wèn)題的假設(shè) 3
1.3.1 銅氧化物超導(dǎo)體的情況 4
1.3.2 鐵基超導(dǎo)體的情況 5
1.4 第二個(gè)問(wèn)題的答案 7
1.4.1 非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的條件和規(guī)則 7
1.4.2 銅氧化物超導(dǎo)體的情況 8
1.4.3 鐵基超導(dǎo)體的情況 9
1.5 第三個(gè)問(wèn)題的答案 11
1.5.1 八面體/四面體配位體和正方晶格對(duì)稱(chēng)性 11
1.5.2 基于d7填充三角雙錐配位形成的三角/六角二維晶格 11
1.5.3 基于d7填充的四面體共享頂角形成的鈷基正方二維晶格 13
1.5.4 基于d8填充的八面體邊角共享形成的鎳基正方二維晶格 15
1.6 本章小結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 新型非常規(guī)超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) 20
2.1 CrAs的超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)及非常規(guī)超導(dǎo)電性研究 20
2.1.1 CrAs的基本結(jié)構(gòu)和物性 20
2.1.2 CrAs超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) 25
2.1.3 CrAs相圖和非常規(guī)超導(dǎo)電性研究 27
2.1.4 CrAs相關(guān)體系超導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展 33
2.2 MnP的超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)及量子臨界行為研究 34
2.2.1 MnP的晶體結(jié)構(gòu)和磁性 34
2.2.2 MnP超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn) 34
2.2.3 MnP壓力–溫度相圖和量子臨界行為 36
2.3 本章小結(jié) 41
參考文獻(xiàn) 42
第3章 激光角分辨光電子能譜對(duì)高溫超導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性的研究 46
3.1 深紫外激光角分辨光電子能譜 46
3.1.1 角分辨光電子能譜的原理 46
3.1.2 深紫外激光角分辨光電子能譜 47
3.2 深紫外激光光電子能譜對(duì)超導(dǎo)機(jī)理的研究 48
3.2.1 高溫超導(dǎo)體的奇異正常態(tài)特性 49
3.2.2 高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性 54
3.2.3 多體相互作用和電子耦合譜函數(shù)的獲取 64
3.3 本章小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
第4章 鐵基化合物超導(dǎo)電性的壓力調(diào)控 81
4.1 緒論 81
4.2 高壓量子調(diào)控主要技術(shù)與基本理論簡(jiǎn)介 82
4.3 鐵砷基超導(dǎo)體高壓量子調(diào)控 84
4.3.1 高壓研究對(duì)常壓化學(xué)摻雜提升超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的啟示 84
4.3.2 高壓研究揭示的鐵砷基超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度上限 85
4.3.3 壓力導(dǎo)致的鐵砷化合物中超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑 86
4.3.4 壓力下磁有序–超導(dǎo)態(tài)雙臨界點(diǎn)的發(fā)現(xiàn) 88
4.3.5 壓致價(jià)態(tài)變化對(duì)超導(dǎo)電性的影響 90
4.3.6 小結(jié) 91
4.4 鐵硒基超導(dǎo)體高壓量子調(diào)控 92
4.4.1 壓力導(dǎo)致的超導(dǎo)再進(jìn)入現(xiàn)象 93
4.4.2 壓力驅(qū)動(dòng)的量子相變 94
4.4.3 壓力調(diào)控揭示的超晶格絕緣相與超導(dǎo)電性的關(guān)聯(lián)性 97
4.4.4 化學(xué)負(fù)壓力對(duì)超導(dǎo)電性的影響 97
4.4.5 高壓研究揭示的超晶格與磁性的關(guān)系 100
4.4.6 小結(jié) 101
4.5 本章小結(jié) 103
參考文獻(xiàn) 104
第5章 “111”體系鐵基超導(dǎo)材料：性能、調(diào)控和非常規(guī)物態(tài)構(gòu)筑 120
5.1 “111”體系母體相結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 120
5.2 LiFeAs材料摻雜和性能調(diào)控 124
5.2.1 摻雜對(duì)LiFeAs超導(dǎo)溫度的影響 124
5.2.2 摻雜對(duì)LiFeAs正常態(tài)性質(zhì)的影響 127
5.3 NaFeAs摻雜材料超導(dǎo)性質(zhì) 130
5.4 LiFeP材料超導(dǎo)特性 131
5.5 壓力誘發(fā)的“111”體系超導(dǎo)溫度上升 133
5.5.1 高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù) 133
5.5.2 壓力對(duì)LiFeAs和LiFeP超導(dǎo)的影響 135
5.5.3 壓力對(duì)NaFeAs超導(dǎo)的影響 136
5.6 LiFeAs超導(dǎo)材料的拓?fù)涮匦浴?39
5.7 從“111”體系超導(dǎo)材料到“111”體系稀磁半導(dǎo)體材料 140
5.8 “111”體系構(gòu)筑多功能非常規(guī)磁電材料前景 142
參考文獻(xiàn) 143
第6章 極低溫?zé)釋?dǎo)率探測(cè)鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)量子態(tài) 150
6.1 鐵基超導(dǎo)體簡(jiǎn)介 150
6.2 極低溫?zé)釋?dǎo)率如何探測(cè)能隙結(jié)構(gòu) 151
6.3 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)122體系的研究 154
6.3.1 空穴型K-Ba122超導(dǎo)體及其衍生型 154
6.3.2 電子型Ni-Ba122超導(dǎo)體 161
6.3.3 電子型Co-Ba122超導(dǎo)體 162
6.3.4 同價(jià)摻雜的P-Ba122超導(dǎo)體 165
6.3.5 同價(jià)摻雜的Ru-Ba122超導(dǎo)體 168
6.4 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)111體系的研究 169
6.4.1 LiFeAs 169
6.4.2 NaFe1-xCoxAs 171
6.5 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)11體系的研究 172
6.5.1 FeSex 173
6.5.2 FeS 175
6.6 極低溫?zé)釋?dǎo)率對(duì)1111體系的研究 175
6.6.1 LaFePO 176
參考文獻(xiàn) 178
第7章 FeSe界面超導(dǎo)的構(gòu)筑與機(jī)理研究 184
7.1 單層 FeSe/SrTiO3界面超導(dǎo)的構(gòu)筑和基本性質(zhì) 185
7.1.1 FeSe/SrTiO3界面超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn) 185
7.1.2 生長(zhǎng)流程 186
7.1.3 對(duì)于界面超導(dǎo)Tc的表征 187
7.1.4 界面形貌與原子結(jié)構(gòu) 189
7.2 單層FeSe/SrTiO3的電子結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)能隙 190
7.2.1 單層FeSe/SrTiO3電子結(jié)構(gòu)及其特殊性 190
7.2.2 FeSe能帶結(jié)構(gòu)隨薄膜厚度的演變 196
7.2.3 超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性研究 200
7.3 界面超導(dǎo)機(jī)理研究 206
7.3.1 單層FeSe/STO界面的應(yīng)力調(diào)控 207
7.3.2 單層FeSe的界面材料調(diào)控 211
7.3.3 FeSe厚膜的載流子摻雜調(diào)控 216
7.3.4 FeSe薄膜表面K摻雜的厚度依賴研究 223
7.3.5 界面電聲子耦合對(duì)超導(dǎo)的作用 228
7.4 本章小結(jié) 231
參考文獻(xiàn) 233
第8章 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的對(duì)稱(chēng)破缺態(tài)和能隙各向異性 241
8.1 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的對(duì)稱(chēng)破缺態(tài) 241
8.1.1 鐵基超導(dǎo)體中的磁有序和向列序 241
8.1.2 電子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、孿晶、表面態(tài) 243
8.1.3 向列序下的能帶結(jié)構(gòu)重構(gòu) 246
8.1.4 磁有序下的能隙與其軌道依賴性 250
8.2 鐵基高溫超導(dǎo)材料中的能隙各向異性 253
8.2.1 費(fèi)米面拓?fù)渑c配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 254
8.2.2 空穴電子型鐵基超導(dǎo)材料中的能隙結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn) 256
8.2.3 重電子摻雜型鐵硒超導(dǎo)中的能隙各向異性 260
8.3 本章小結(jié) 264
參考文獻(xiàn) 264
第9章 FeSe類(lèi)超導(dǎo)體的中子散射研究 268
9.1 中子散射實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理 268
9.1.1 中子散射技術(shù)背景 268
9.1.2 中子微分散射截面 269
9.1.3 中子源與中子散射譜儀 271
9.2 鐵基超導(dǎo)體基本結(jié)構(gòu)與磁性介紹 272
9.2.1 晶體結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu) 272
9.2.2 局域與巡游磁性 275
9.2.3 超導(dǎo)自旋共振態(tài) 277
9.3 FeSe的磁性基態(tài)及其與向列序和超導(dǎo)的耦合 278
9.3.1 FeSe中的超導(dǎo)自旋共振態(tài) 278
9.3.2 FeSe的磁性基態(tài)及其與向列序的耦合 280
9.4 KxFe2-ySe2母體的磁結(jié)構(gòu)與磁激發(fā) 284
9.4.1 KxFe2-ySe2母體的磁結(jié)構(gòu) 284
9.4.2 KxFe2-ySe2母體的磁激發(fā) 285
9.5 重電子摻雜FeSe超導(dǎo)體的自旋共振峰與超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 288
9.5.1 重電子摻雜FeSe超導(dǎo)體的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 288
9.5.2 S 摻雜KxFe1-ySe2超導(dǎo)體中超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的演化 290
9.6 重電子摻雜鐵硒類(lèi)超導(dǎo)體中的磁激發(fā) 293
9.6.1 Li0.8Fe0.2ODFeSe超導(dǎo)體的磁激發(fā)色散關(guān)系 293
參考文獻(xiàn) 296
第10章 鐵基超導(dǎo)材料的核磁共振研究 303
10.1 凝聚態(tài)核磁共振 303
10.1.1 原子核體系的哈密頓量 304
10.1.2 譜學(xué)分析 305
10.1.3 原子核弛豫分析 310
10.1.4 自旋–晶格弛豫 311
10.1.5 自旋–自旋弛豫 313
10.1.6 超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性和核磁共振 314
10.1.7 超導(dǎo)態(tài)下的奈特位移：自旋配對(duì)性質(zhì) 314
10.1.8 超導(dǎo)態(tài)下的自旋晶格弛豫率：超導(dǎo)能隙對(duì)稱(chēng)性 316
10.2 KFe2Se2中非常規(guī)的自旋單態(tài)配對(duì) 318
10.2.1 自旋單態(tài)配對(duì) 318
10.2.2 非常規(guī)軌道配對(duì)對(duì)稱(chēng)性 321
10.3 FeSe中的向列序和高壓磁結(jié)構(gòu) 323
10.3.1 FeSe的高壓磁結(jié)構(gòu) 324
10.3.2 FeSe中的低能自旋漲落 327
10.3.3 FeSe的電子向列相隨壓強(qiáng)的變化 331
10.3.4 總結(jié)與討論 335
10.4 KFe2As2中可能的電荷序 336
10.4.1 KFe2As2中As的核磁共振譜 336
10.4.2 *高壓下的對(duì)稱(chēng)性破缺——可能的電荷序 338
10.4.3 討論和總結(jié) 340
10.5 鐵基超導(dǎo)材料中超導(dǎo)電性與反鐵磁序的共存與競(jìng)爭(zhēng) 340
10.5.1 Ba（Fe0.77Ru0.23）2As2中超導(dǎo)電性與反鐵磁序的微觀共存 341
參考文獻(xiàn) 347
第11章 重費(fèi)米子材料與物理 354
11.1 重費(fèi)米子的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 354
11.2 幾類(lèi)典型的重費(fèi)米子材料 356
11.2.1 鈰基重費(fèi)米子化合物 356
11.3 鐿基重費(fèi)米子化合物 359
11.4 鈾基重費(fèi)米子化合物 360
11.5 重費(fèi)米子體系中的前沿科學(xué)問(wèn)題 361
11.5.1 重費(fèi)米子超導(dǎo) 362
11.5.2 重費(fèi)米子超導(dǎo)序參量的對(duì)稱(chēng)性 363
11.5.3 重費(fèi)米子超導(dǎo)與其他競(jìng)爭(zhēng)序的相互作用 365
11.6 量子相變 366
11.6.1 多參量調(diào)控的反鐵磁量子相變 367
11.6.2 電子不同自由度的量子相變 369
11.7 強(qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)鋺B(tài) 369
11.7.1 拓?fù)浣俳^緣體 370
11.7.2 拓?fù)浣侔虢饘佟?70
11.8 其他類(lèi)型的新穎量子態(tài) 371
11.8.1 重費(fèi)米子材料URu2Si2的隱藏序 372
11.8.2 重費(fèi)米子阻挫體系中的奇異態(tài) 373
11.8.3 C
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非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量 節(jié)選
第1章非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)基因 胡江平 中國(guó)科學(xué)院物理研究所 現(xiàn)存兩類(lèi)著名的非常規(guī)高溫超導(dǎo)體一銅基和鐵基超導(dǎo)體，都是在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)的。這兩類(lèi)超導(dǎo)體又有很多重要的相似性，從理論上統(tǒng)一理解它們的髙溫超導(dǎo)機(jī)理之前，必須能夠統(tǒng)一理解它們電子結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，以及為什么非常規(guī)高溫超導(dǎo)會(huì)是如此稀有的現(xiàn)象，即其他化合物為什么不具備這樣的特點(diǎn)。這里我們指出，在銅基和鐵基超導(dǎo)體中參與反鐵磁超交換耦合的d電子軌道獨(dú)立于其他軌道單獨(dú)出現(xiàn)在費(fèi)米能級(jí)附近。這個(gè)獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)是其他過(guò)渡金屬化合物缺乏的。這個(gè)特點(diǎn)也保證了超交換引起的反鐵磁交換耦合能夠?qū)е鲁瑢?dǎo)配對(duì)。可以說(shuō)，這類(lèi)特殊的電子環(huán)境是非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)基因。因此，找到滿足同樣條件的新的電子結(jié)構(gòu)基因，不僅可以發(fā)現(xiàn)新的可能的高溫超導(dǎo)體，同時(shí)也可以確立非常規(guī)高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)理。這里我們?cè)诖嘶A(chǔ)上針對(duì)鈷（Co）/鎳（Ni）化合物提出了幾類(lèi)滿足高溫超導(dǎo)基因的結(jié)構(gòu)，其中包括由三角雙錐體配位通過(guò)共享頂角而構(gòu)成的二維六角晶格，由四面體配位通過(guò)共享頂角而構(gòu)成的二維四方晶格，以及由八面體配位通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)連接而構(gòu)成的二維四方晶格，并且進(jìn)一步預(yù)言了和此類(lèi)基因匹配的相關(guān)可能材料。 1.1引言 30多年前，**類(lèi)非常規(guī)高溫超導(dǎo)體銅氧化物超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)引起了大家極大的研究興趣，并且在很多方面從根本上改變了現(xiàn)代凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展軌跡。然而，即使到今天已經(jīng)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的研究高溫超導(dǎo)的論文發(fā)表，對(duì)高溫超導(dǎo)機(jī)理的理解依然沒(méi)有定論，這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。這個(gè)領(lǐng)域的研究者們有著尖銳的分歧，他們?cè)诤芏鄦?wèn)題——小到初始模型，大到關(guān)于超導(dǎo)電性的起因的基本物理性質(zhì)一上，互相不同意對(duì)方的觀點(diǎn)，甚至有越來(lái)越多的人質(zhì)疑，是否存在一個(gè)合適的問(wèn)題，它的答案能夠結(jié)束關(guān)于超導(dǎo)機(jī)理的爭(zhēng)論。 人們未能解答銅氧化物中超導(dǎo)電性起源的問(wèn)題，這可以歸咎于許多原因。例如，材料體系的復(fù)雜性讓理論建模變得困難，凝聚態(tài)物質(zhì)中豐富的物理現(xiàn)象使我們不能辨清導(dǎo)致超導(dǎo)的主要原因和次要原因，有所欠缺的理論方法使得理論計(jì)算結(jié)果不可信，等等。但是，除了這些困難和研究者們?nèi)狈沧R(shí)以外，缺少理論上指導(dǎo)預(yù)言發(fā)現(xiàn)新高溫超導(dǎo)體的原則是主要的原因。2008年第二類(lèi)高溫超導(dǎo)體鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)過(guò)程就是這樣一個(gè)例子。鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何理論的指導(dǎo)。直到今天，理論研究者和超導(dǎo)材料合成者基本上很少能夠合作發(fā)現(xiàn)新超導(dǎo)體。 在可能的第三類(lèi)高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)之前，理論研究方面能夠提供有價(jià)值的線索嗎？毫無(wú)疑問(wèn)，解決高溫超導(dǎo)機(jī)理這一問(wèn)題的希望依賴于對(duì)這個(gè)問(wèn)題的肯定回答。這里，基于如下兩個(gè)原因，我們相信現(xiàn)在是時(shí)候回答這個(gè)問(wèn)題了。首先，在過(guò)去十多年里，由于鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，我們**次可以在高溫超導(dǎo)研究中使用傳統(tǒng)的歸納推理方法。過(guò)去十多年對(duì)鐵基超導(dǎo)體的廣泛而深入的研究帶來(lái)了許多新信息。對(duì)于相信銅氧化物和鐵基超導(dǎo)體有共同高溫超導(dǎo)機(jī)理的人來(lái)說(shuō)，這些信息對(duì)結(jié)束高溫超導(dǎo)機(jī)理爭(zhēng)議帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。一方面，我們知道鐵基超導(dǎo)體和銅氧化物超導(dǎo)體有許多共同的特點(diǎn)；另一方面，它們又不完全相同。它們之間的相似之處和不同之處能夠給出非常有希望的線索。其次，從過(guò)去大量的尋找高溫超導(dǎo)體的努力中，我們?cè)絹?lái)越清晰地認(rèn)識(shí)到非常規(guī)高溫超導(dǎo)體是非常稀有的材料，目前就只有這兩類(lèi)高溫超導(dǎo)體。對(duì)于兩類(lèi)已知的高溫超導(dǎo)體，它們的超導(dǎo)電性分別穩(wěn)定地由Cu02層（在銅氧化物中）和FeAs/Se層（在鐵基超導(dǎo)體中）攜帶。稀有性和穩(wěn)定性的同時(shí)存在，暗示著非常規(guī)高溫超導(dǎo)電性肯定和電子結(jié)構(gòu)中的特殊要素密切相關(guān)。如果我們能確定這個(gè)關(guān)鍵因素，就可能解決非常規(guī)高溫超導(dǎo)電性的機(jī)理。因此，使用歸納推理來(lái)確認(rèn)高溫超導(dǎo)基因可以打開(kāi)尋找高溫超導(dǎo)體的一扇新窗。 這里，通過(guò)假設(shè)兩類(lèi)已知高溫超導(dǎo)體有共同的超導(dǎo)機(jī)理和重新審視高溫超導(dǎo)問(wèn)題，我們闡述了一個(gè)解決高溫超導(dǎo)機(jī)理困局的新途徑我們的出發(fā)點(diǎn)是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的、統(tǒng)一了銅氧化物和鐵基高溫超導(dǎo)體的理論框架。這個(gè)理論框架基于反鐵磁的超交換相互作用驅(qū)動(dòng)高溫超導(dǎo)。該理論框架能夠統(tǒng)一解釋兩類(lèi)高溫超導(dǎo)體的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性。對(duì)銅基高溫超導(dǎo)體，超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性是d波；對(duì)鐵基高溫超導(dǎo)體，超導(dǎo)配對(duì)對(duì)稱(chēng)性是s波。我們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)理論框架都基于背后獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)。兩種材料擁有一個(gè)共同的電子結(jié)構(gòu)要素，就是上面提到的非常規(guī)高溫超導(dǎo)電性的基因：在構(gòu)成材料的準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)單元中，過(guò)渡金屬陽(yáng)離子與周?chē)庪x子p軌道發(fā)生面內(nèi)強(qiáng)耦合的d軌道電子能夠獨(dú)立地出現(xiàn)在費(fèi)米能級(jí)附近。這種環(huán)境允許由陰離子中介傳播引起的反鐵磁超交換耦合——超導(dǎo)配對(duì)之源——*大化它們對(duì)超導(dǎo)電性的貢獻(xiàn)。 上述基因條件的形成，與局域電子結(jié)構(gòu)和晶格結(jié)構(gòu)之間的特殊組合有著緊密的聯(lián)系，這種特殊性解釋了為什么銅氧化物和鐵基超導(dǎo)體作為高溫超導(dǎo)體是那么罕見(jiàn)。因此這個(gè)理論理解能夠被實(shí)驗(yàn)清楚地檢驗(yàn)。這里我們?cè)诖嘶A(chǔ)上針對(duì)鈷/鎳化合物提出了幾類(lèi)滿足高溫超導(dǎo)基因的結(jié)構(gòu)，其中包括由三角雙錐體配位通過(guò)共享頂角而構(gòu)成的二維六角晶格，由四面體配位通過(guò)共享頂角而構(gòu)成的二維四方晶格，以及由八面體配位通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)連接而構(gòu)成的二維四方晶格并且進(jìn)一步預(yù)言了和此類(lèi)基因匹配的相關(guān)可能材料。 1.2關(guān)于非常規(guī)髙溫超導(dǎo)的問(wèn)題 利用歸納推理來(lái)理解銅氧化物和鐵基超導(dǎo)體，我們分下面三個(gè)問(wèn)題來(lái)闡述高溫超導(dǎo)的機(jī)理問(wèn)題： （1）導(dǎo)致兩類(lèi)高溫超導(dǎo)體超導(dǎo)電性的共同相互作用是什么？ （2）是什么獨(dú)特物理特性導(dǎo)致兩類(lèi)超導(dǎo)體擁有高溫超導(dǎo)電性？ （3）找到新的高溫超導(dǎo)體的出發(fā)點(diǎn)是什么？ 這三個(gè)問(wèn)題是高度關(guān)聯(lián)的。它們形成了一個(gè)揭示高溫超導(dǎo)機(jī)理的邏輯整體。 在過(guò)去，**個(gè)問(wèn)題是核心問(wèn)題，它的答案被激烈地爭(zhēng)論；第二個(gè)問(wèn)題被極大地忽視了。然而，鐵基超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)之后，人們?cè)絹?lái)越清晰地認(rèn)識(shí)到第二個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是核心問(wèn)題。盡管大多數(shù)研究者將注意力集中在了兩類(lèi)高溫超導(dǎo)體上，但是回答為什么很多和銅氧化物、鐵基超導(dǎo)體各方面相似的材料不表現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性這個(gè)問(wèn)題也許更重要。因此，這里的重要邏輯是，無(wú)論我們對(duì)**個(gè)問(wèn)題給出了怎樣的答案，這個(gè)答案必須能夠同時(shí)回答第二個(gè)問(wèn)題。第二個(gè)問(wèn)題的答案能夠提供回答第三個(gè)問(wèn)題的有用線索。一個(gè)對(duì)新高溫超導(dǎo)體的理論預(yù)言和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能夠*終證明**個(gè)問(wèn)題的答案并且結(jié)束關(guān)于高溫超導(dǎo)機(jī)理的爭(zhēng)論。 1.3對(duì)**個(gè)問(wèn)題的假設(shè) 我們從**個(gè)問(wèn)題開(kāi)始。我們建議的對(duì)**個(gè)問(wèn)題的答案是，只有由陰離子作為中介誘導(dǎo)的超交換反鐵磁相互作用導(dǎo)致兩類(lèi)高溫超導(dǎo)體產(chǎn)生超導(dǎo)電性。我們把這個(gè)假設(shè)稱(chēng)為排斥相互作用或者磁驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)機(jī)理中的選擇性磁配對(duì)規(guī)則。可能會(huì)有人認(rèn)為這個(gè)答案有些平庸，因?yàn)樗诤芏嚓P(guān)于銅氧化物超導(dǎo)體的模型中被接受了，吒但是，正如我們下面將要討論的，這個(gè)答案對(duì)于鐵基超導(dǎo)體來(lái)說(shuō)極其不平庸，因?yàn)樗鼈兊拇判誀可娌煌奈⒂^起源。支持這個(gè)規(guī)則的三個(gè)主要原因可以總結(jié)如下： （1）它自然地解釋了銅氧化物超導(dǎo)體中穩(wěn)定的波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性和鐵基超導(dǎo)體中穩(wěn)定的S波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性； （2）它符合一個(gè)一般性的論據(jù)：如果沒(méi)有中介陰離子在中間，兩個(gè)陽(yáng)離子之間的短程庫(kù)侖排斥相互作用將不能被有效地屏蔽，進(jìn)而不允許它們之間進(jìn)行超導(dǎo)配對(duì)； （3）它對(duì)能承載超導(dǎo)電性的電子環(huán)境作了嚴(yán)格的規(guī)定，因此直接給出了第二個(gè)問(wèn)題的答案。 1.3.1銅氧化物超導(dǎo)體的情況 正如我們上面指出的那樣，這個(gè)規(guī)則在銅氧化物超導(dǎo)體中是我們所熟悉的一個(gè)假設(shè)。它為波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性提供了一個(gè)自然的解釋?zhuān)梢哉f(shuō)是銅氧化物超導(dǎo)體研究中*成功的理論成就。事實(shí)上，歷史上在確定銅氧化物超導(dǎo)體的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的過(guò)程中，波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性在主要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)出現(xiàn)之前就已經(jīng)被理論預(yù)言了。 這里我們首先回顧一下得到銅氧化物超導(dǎo)體中d波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的主要理論方法。有兩種得到d波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的方法，這兩種方法基于建立在二維Cu正方格子上的有效模型（圖1.1（a））。其中一種方法是傳統(tǒng)的弱耦合方法。這種方法以一個(gè)緊密嵌套的費(fèi)米面開(kāi)始，費(fèi)米面中的自旋密度波（SDW）不穩(wěn)定性通過(guò)格點(diǎn)內(nèi)部電子-電子排斥相互作用（哈伯德（Hubbard）相互作用）能夠發(fā)生。另外一種方法是強(qiáng)相互作用方法，它直接以短程磁交換相互作用開(kāi)始。在銅氧化物超導(dǎo)體中，磁交換相互作用是通過(guò)氧原子中介（mediate）的*近鄰反鐵磁超交換相互作用實(shí)現(xiàn)。這兩種方法一致地預(yù)言了d波超導(dǎo)態(tài)。 這種一致性可以歸因于下面一個(gè)簡(jiǎn)單的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性選擇規(guī)則：配對(duì)對(duì)稱(chēng)性由其超導(dǎo)序參量的動(dòng)量空間分布因子在費(fèi)米面上的權(quán)重決定。這個(gè)規(guī)則在具有局域反鐵磁超交換相互作用的模型中已經(jīng)存在。在銅氧化物超導(dǎo)體的情況中，超導(dǎo)配對(duì)通道中的通過(guò)*近鄰反鐵磁超交換相互作用脫耦合導(dǎo)致了兩個(gè)可能的配對(duì)對(duì)稱(chēng)性：一個(gè)在倒易空間中具有超導(dǎo)序的擴(kuò)展的S波，以及一個(gè)d波。具有如圖l.2（c）所示費(fèi)米面的情況下，費(fèi)米面上的d波分布因子比擴(kuò)展的s波的幅度大得多。因此，d波配位對(duì)稱(chēng)性打開(kāi)了更大的超導(dǎo)能隙，在超導(dǎo)態(tài)中存儲(chǔ)了更多的反鐵磁交換能，這有利于d波配對(duì)對(duì)稱(chēng)性的形成。這個(gè)規(guī)則也支持銅氧化物中基于Hubbard模型的弱耦合方法。因?yàn)镠ubbard模型只包含格點(diǎn)內(nèi)部排斥相互作用，而其中的動(dòng)能項(xiàng)由*近鄰跳躍支配，所以主要的有效反鐵磁交換耦合也在*近鄰鍵上產(chǎn)生。事實(shí)上，考慮到Hubbard模型中半填充附近的反鐵磁漲落，由配對(duì)通道中的反鐵磁漲落引起的有效電子-電子相互作用有下面的性質(zhì)它以一個(gè)大的格點(diǎn)內(nèi)部排斥相互作用開(kāi)始，接著*近鄰位置之間有吸引相互作用，然后在排斥和吸引之間振蕩，并且隨著空間距離的增加而急速衰減。這個(gè)性質(zhì)從根本上告訴我們，配對(duì)也是由*近鄰鍵支配的。 1.3.2鐵基超導(dǎo)體的情況 如圖1.1（a）和（b）所示，把一個(gè)FeAs/Se層和一個(gè)CuO2層做對(duì)比，我們注意到了兩者之間的幾個(gè)重要差別：①FeAs/Se層中的As/Se原子精確地位于4-Fe正方格子中間點(diǎn)的正上方或者正下方；②兩個(gè)*近鄰Fe原子之間的距離非常短，大約只有2.8A，這個(gè)值非常接近金屬Fe體心立方晶格常數(shù)；③兩個(gè)次近鄰Fe原子之間的距離大約為3.8A，接近于CuO2面內(nèi)兩個(gè)*近鄰Cu原子之間的距離。這些差別暗示著兩個(gè)次近鄰Fe原子之間的磁交換耦合像兩個(gè)*近鄰Cu原子之間的磁交換耦合一樣，是由As/Se原子的p軌道引導(dǎo)的。因此兩個(gè)次近鄰位置的Fe原子間的磁交換耦合由超交換機(jī)制支配。然而兩個(gè)*近鄰Fe原子的兩個(gè)d軌道之間有大的交疊，這導(dǎo)致兩個(gè)Fe原子之間的磁交換耦合是通過(guò)直接跳躍產(chǎn)生的。因此，*近鄰磁交換耦合和次近鄰磁交換耦合有著不同的微觀機(jī)制。這些差別解釋了為什么鐵基超導(dǎo)體中的有效磁模型非常復(fù)雜而且同時(shí)表現(xiàn)出巡游和局域這兩種磁特征。 較短的*近鄰原子間距和直接磁交換機(jī)制的存在也對(duì)超導(dǎo)配對(duì)有著重大的影響。在銅氧化物超導(dǎo)體中，人們可以認(rèn)為兩個(gè)*近鄰Cu原子之間的排斥作用可以被忽略，因?yàn)閮蓚(gè)Cu原子中間的氧原子的存在產(chǎn)生了一個(gè)大的局域電極化，屏蔽了有效的庫(kù)侖（Coulomb）相互作用。這使得*近鄰鍵上的配對(duì)的發(fā)生成為可能。但是，如果兩個(gè)原子d軌道之間有直接的跳躍，就沒(méi)有局域電極化屏蔽它們之間的庫(kù)侖相互作用。因此，鐵基超導(dǎo)體中兩個(gè)*近鄰位置上的Fe原子之間的排斥相互作用一定很大，以至于*近鄰鍵間的配對(duì)根本上是被禁止的。但是兩個(gè)次近鄰位置上Fe原子之間的物理和銅氧化物中兩個(gè)*近鄰位置上Cu原子之間的物理是相同的，兩個(gè)次近鄰位置上Fe原子之間的有效庫(kù)侖相互作用被As/Se原子產(chǎn)生的強(qiáng)電極化給屏蔽了。 我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的方式描述上面的討論。考慮*初的如圖1.1（b）所示的2-Fe晶胞，我們把晶胞中兩種Fe原子的位置分別標(biāo)記為A和B，這樣，F(xiàn)e正方晶格可以看作由A和B兩套正方子晶格組成。每一個(gè)子晶格都可以考慮和銅氧化物中Cu正方晶格類(lèi)比。兩套晶格之間的配對(duì)是被禁止的，因?yàn)樗鼈冎g存在著強(qiáng)排斥相互作用。配對(duì)只存在于每個(gè)子晶格內(nèi)。也就是說(shuō)，正如圖1。2（b）所示，配對(duì)只在不同的2-Fe晶胞之間被允許，在晶胞內(nèi)部是被禁止
非常規(guī)超導(dǎo)量子態(tài)的構(gòu)筑與精密測(cè)量 作者簡(jiǎn)介
封東來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士。長(zhǎng)期從事復(fù)雜量子材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究，在高溫超導(dǎo)、界面超導(dǎo)、電荷密度波、重費(fèi)米子體系、莫特絕緣體和拓?fù)洳牧系难芯恐腥〉昧讼盗谐晒l(fā)表論文190余篇。
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