电子型高温超导体超流响应的研究

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高温超导电性一直是凝聚态物理研究的一个热点问题,而电子配对对称性是其中的核心问题。对于空穴掺杂型超导体,电子配对对称性普遍接受的是dx~2-y~2波。对于电子掺杂型超导体,电子配对对称性是dx~2-y~2波还是s波,还存在很大争议。超流密度是连接超导微观机理与宏观电磁学的一个重要参量,在线性近似下,dx~2-y~2波超导体超流密度在低温下是温度的线性函数,s波超导体的超流密度是温度的指数函数。而实验发现,电子掺杂型超导体的超流密度随温度的变化比较复杂,在欠掺杂下是随着T2变化,这与dx~2-y~2波超导体杂质散射的理论预测相一致;而在过掺杂区更加接近s波超导体的指数行为,实验认为从欠掺杂到过掺杂可能存在由dx~2-y~2波到各项异性s波的转变。理解超流响应实验数据,从中获得超导配对对称性信息是本文研究的核心内容。本论文首先从微观t-t′-t″-J模型出发,通过隶波色子平均场近似,包含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。通过和不同掺杂浓度超流响应实验数据的比较发现,用两带不同幅度的dx~2-y~2波来描述,其理论和实验符合较好,最后验证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dx~2-y~2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。
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