PDF《高温超导体的电子结构、反铁磁交换和磁性超导机制 ！》

! "# 卷(#$$" 年) %$ 期 高温超导体的电子结构、 反铁磁交换和磁性超导机制! 韩汝珊! ! 郭! 卫& (北京大学物理学院! 北京! 摘! 要! ! 高温超导体中电子的自旋和电荷一样重要) 文章对高温超导体的电子结构、 磁性相互作用和关于单胞 层012 存在超导态的最新实验结果作了扼要的介绍, 并指出, 电子的有效自旋耦合应当是产生高温超 导电性的原因) 关键词! ! 高温超导电性,电子结构,反铁磁交换,电子自旋态 0#'%()1,%&('+,2)32.

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2 3= 的超流临界温度为 #) %(Y,而大多数金属及 化合物超导体的超导转变发生在 %$Y 以下) 高温超 导体的发现改变了人们的传统物理观念,引发了广 泛和深入的研究工作) %! 高温超导体的电子结构 高温超导现象存在于一类很特殊的铜氧化合物 中) 在强关联电子体系、 非费米液体 I R N R 金属、 乃 至钙钛矿结构材料中, 超导铜氧化物是惟一具有高临 界温度的超导体,其中电子 R 晶格相互作用不是主 导因素) 高温超导体不同寻常的物理特性是由它们 的电子结构决定的) 所有的高温超导体都含有一个 共同的结构单元 /01# 平面 (见图 %) ,人们相信它与 高温超导的起源有直接的关系) /01# 面中 /0# Z 离子 的原子组态为 "IV ,由于晶体场的作用, 原子能级发 生劈裂 (见图 #) ,最外层的单能级 I9# R (# 轨道可以容 纳两个自旋相反的电子) 如果考虑两个电子之间的 库仑在位能,则原来自旋简并的 I 带又分裂成上 ・ ;

< = ・ 北京大学物理学科 >? 年专题・特约专稿 物理 !"##$%& 带和下 !"##$%& 带' ( 电子填充的 ) 带则位 于两个 !"##$%& 带之间' 由于 ) 带为满带,具有这 样电子结构的绝缘体称为电荷转移型绝缘体' 图*($)是+,-.&$ 等人通过光学测量方法确定的/$0 1")2 (/1)) 的电子结构 [3] ' 如果我们在 /1) 中 掺入一些

40 价的 5% 来置换 4* 价的 /$, ) 带中会出 现空穴 [0] [见图 * (#) ] ' 在掺杂达到一定浓度时,电 子结构会发生显著的变化 [ 见图 * ( ,) ] , /$0

6 ! 5%! 1")2 (/51)) 不再是绝缘体而是超导体' 图37 1")0 平面 (深色的点为 1", 浅色的为 )) 图07 1"*& 能级在晶体场中的劈裂 人们通过磁通测量证实:高温超导电流的最小 电荷单位为 0",具有高临界温度的超导态仍由凝聚 的电子对构成,电子相干长度 !, 约为 38―09:,远 小于 ;

15 超导体的电子相干长度 (