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ARPES在铜氧化物高温超导体中的应用

作　者: 朱玉英
导　师: 娄平
学　校: 安徽大学
专　业: 理论物理
关键词: ARPES 铜氧化物高温超导体次近邻跃迁赝能隙
分类号: O511
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

自从Bednorz和Muller在1986年发现第一个高温氧化物超导体（简称为HTSC）以来,新发现的含铜氧化物超导体已达一百多种,虽然高温超导的机理仍旧没有得到解决,但是对高温超导体的各种特性的认识已经大大深化了,例如:存在CuO₂导电层、存在绝缘性反铁磁母体化合物、超导态仍然是库柏对的相干凝聚态、超导能隙具有各向异性的d-波对称性、弱掺杂区正常态存在赝能隙等。在这个认识深化的过程中,角分辨光电子能谱（angle-resolved photoemission spectroscopy,简称为ARPES）起了举足轻重的作用,可谓功不可没。这主要是因为不同体系的高温超导材料结构上的共性是均具有二维CuO₂面为主体构成的超导单元,这种二维层状结构使高温超导体特别适合作角分辨光电子谱研究。在光电发射过程中,沿样品解理面法线方向的能带色散可以忽略,动量垂直于样品表面的分量不守恒而平行分量是守恒的,这就给确定初态带来方便。同时这种二维层状结构使得ARPES可以直接获得单电子谱函数的信息,从而可以得到多体相互作用图像,对强关联理论的发展有非常重要的作用。高温超导样品的ARPES实验谱是不对称的。在以往的理论研究中,采用具有自旋密度波（SDW）和d-波超导对称性（DSC）的Hubbard唯象模型,基于“粒子—空穴对称性假定”,得到的是最近邻跃迁（t）下能谱的对称分布图。为了进一步描述光电子谱的不对称结构,我们在相同模型下,考虑了次近邻跃迁项（t′）对能谱的影响,得到与实验相符的结果。本文第一章对角分辨光电子谱（ARPES）的原理、模型及高温超导体角分辨光电子能谱涉及的几种谱图及其意义作了介绍。第二章简单介绍了铜氧化物高温超导体结构与相图的一些共同特征,以及高温超导体中超导态的基本属性。第三章列举了目前ARPES在高温超导体研究方面的一些应用。第四部分是本文重点。采用自旋密度波（SDW）模拟赝能隙,同时考虑近邻、次近邻跃迁效应,在平均场近似下计算谱函数及态密度,研究赝能隙和次近邻跃迁（t′）对角分辨光电子谱（ARPES）的影响。最后是对本文的总结及展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章角分辨光电子谱—ARPES  11-17
  1．1 角分辨光电子谱原理  11-12
  1．2 三步模型  12-13
  1．3 单步模型(The one-step model)  13-14
  1．4 ARPES的实验技术  14-17
    1．4．1 布里渊区高对称点的符号  14
    1．4．2 HTSC的ARPES研究中几种常见谱图  14-17
第二章铜氧化物高温超导体  17-25
  2．1 超导转变温度的提高  17-18
  2．2 铜氧化物高温超导体结构与相图的共同特征  18-21
    2．2．1 存在CuO_2导电层  18-20
    2．2．2 存在绝缘性的反铁磁母体化合物  20-21
  2．3 高温超导体基本属性  21-25
    2．3．1 超导态是库柏对的相干凝聚态  21-22
    2．3．2 配对的对称性—主要是各向异性的d-波配对  22-23
    2．3．3 极端的第二类超导体  23
    2．3．4 弱掺杂区正常态赝隙的发现  23-25
第三章高温超导体ARPES研究  25-37
  3．1 高温超导体费米面的ARPES研究  25-30
  3．2 超导能隙  30-32
  3．3 高温超导体赝能隙问题的ARPES研究  32-37
    3．3．1 赝能隙的对称性  33-34
    3．3．2 赝能隙与温度的关系  34-35
    3．3．3 赝能隙与掺杂的关系  35-36
    3．3．4 其它高温超导材料中赝隙的ARPES研究  36-37
第四章 t’次近邻跃迁对角分析光电子谱的影响  37-50
  4．1 近邻跃迁下Hubbard唯象模型的计算  37-44
  4．2 次近邻跃迁下Hubbard唯象模型的计算  44-50
第五章结论与展望  50-51
参考文献  51-54
致谢  54-55
攻读硕士学位期间发表的论文  55

ARPES在铜氧化物高温超导体中的应用

内容摘要

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