长盛不衰的超导研究 闻海虎 中国科学院物理研究所,超导国家重点实验室 杰出青年10周年纪念会 习好字比昆动之 趟导国家重点实駿室 Institute ol Pny. CAs National Laboratory for Superconductiv ity
闻海虎 中国科学院物理研究所，超导国家重点实验室 超导国家重点实验室 National Laboratory for Superconductivity 杰出青年10周年纪念会 长盛不衰的超导研究
粵电阻特性 1913年获得诺 贝尔物理学奖 T-2212 200 1908年荷兰 Leiden大学的 Kamerling Onnes小组将He液 100 化,1911年测量水银Hg的电阻 温度曲线时发现在4.2K(零 下269度)左右电阻突然消失。 此性质被命名为超导性。随后发 050100150200250300350400 现了大批的单元素金属超导体
零电阻特性 1908 年荷兰 Leiden 大学的 Kamerling Onnes 小组将 He 液 化，1911年测量水银 Hg 的电阻 温度曲线时发现在 4.2 K （零 下269度） 左右电阻突然消失。 此性质被命名为超导性。随后发 现了大批的单元素金属超导体。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 50 100 150 200 250 300 R(ohm) T(K) Tl-2212 1913年获得诺 贝尔物理学奖
9999豆 BCS理论一电声子相互作用 Electron #2 Scan BAmerican Institute of Physics 1972年获得诺 贝尔物理学奖 Electron- Phonon interaction in conventional superconductors W=22V(r)e i(k-k)r Spin down Spin up E≈2E 2no e 2/NCO)L F e 4me20 q+9+122-0 S
BCS 理论－电声子相互作用 N V F c i k k r kk E E e V V r e dr 2/ (0) 1 ( ' ) ' 2 2 ( ) − − − − = 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 4 ( , ) q q s s q k e q k e V q + − + + = 1972年获得诺 贝尔物理学奖
超导转变温度与时间的关系 HgBacaCuo(Pressure 140 120 TIBaCaCuo BiSrCacuo日 100 YBaCuo 80 FLiquid N Lasrcuo HP S HP Fe 40 MgB.■ Nb Ge Zrin Nbn Nb. Sn 20 FLiquid H Abacus UGe. TaIGE KOsO Liquid He 190019101920193019401950196019701980199020002010 Year
超导转变温度与时间的关系 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 0 20 40 60 80 100 120 140 160 HP S HP Fe ZrZn2 UGe2 KOsO4 MgB2 HgBaCaCuO (Pressure) TlBaCaCuO BiSrCaCuO YBaCuO LaSrCuO LaBaCuO Nb3Ge NbN NbAlGe Nb3Sn V3Si NbC Pb Nb Hg Liquid He Liquid H2 Liquid N2 Tc ( K ) Year
C 面 高温超导体结构的特殊性 载流子库 1988 年诺贝 尔物理学奖 L e 2
高温超导体结构的特殊性 Cu -O 面 La 2 -xSrxCuO 4 载流子库 1988 年诺贝 尔物理学奖
高温超导体结构的特殊性 PW. Anderson. science 235,1196(1987). 准二维特征,关键 结构是Cu-O面 超导电性是通过掺 杂Mott绝缘体而实 Fig. 1. (A)Crystal structure of La uo, the"parent compound"of the Lap-- uo, family of 现的 high-temperature superconductors The crucial structural subunit is the Cu-o, plane, which extends in the ab direction parts of three Cuo 2 planes are shown. Electronic couplings in the substituting S ions for some of the la ions indicated, or by adding interstitial oxygen. In other. interplane(e drection are very weak. In the La Cuo, family of materials, doping is achieved by 原有的金属理论从 families of high-T materials(eg. YBa Cu O the crystal structure and mechanism of doping are lightly different, but all materials share the feature of Quo, planes weakly coupled in the 根本上可能不适用 transverse direction. (B) Schematic of Cuo, plane, the crucial structural subunit for high-T, superconductivity. Red arrows indicate a possible alignment of spins in the antiferromagnetic ground state of La CuO, Speckled shading indicates oxygen'P, orbitals; coupling through these orbitals leads to superexchange in the insulator and camier motion in the doped, metal k state
高温超导体结构的特殊性 P.W. Anderson, Science 235, 1196(1987). • 准二维特征，关键 结构是Cu-O面 • 超导电性是通过掺 杂Mott 绝缘体而实 现的 • 原有的金属理论从 根本上可能不适用
d-band 态密度 3d9 能量 Lower pper Hubbard 态密度 Hubbard bar Band 能量 Mott绝缘体和 Hubbard模型 H C +u L I0 10 t=03ev.u=2ev
态 密 度 能量 能量 态 密 度 Mott 绝缘体和 Hubbard 模型 d-Band 3d9 Upper Hubbard Band Lower Hubbard Band U − + = + i i i i i j H t i jCi C U n n , , t=0.3eV, U = 2 eV
P.W. Anderson, R.B. Laughlin, A A. Abrikosov 1f 此领域孜孜以求。 江山如此多娇 引无数英雄竟折腰 D-wave or S-wave? D-wave pairing AF SC SC Electron Hole
doping Electron Hole Temperatu re SC SC D-wave pairing AF D-wave or S-wave ? ？ P. W. Anderson, R. B. Laughlin, A. A. Abrikosov 在 此领域孜孜以求。 江山如此多娇 引无数英雄竞折腰 T(K)
高温超导体与常规超导体的区别 常规超导体 高温超导体 ￥￥ T*以上 T以上￥2 ♂才平 娘) 为7以上 T以下 T以下 多
高温超导体与常规超导体的区别 常规超导体 Tc以上 Tc以下 高温超导体 T *以上 Tc以上 Tc以下
高温超导体目前的研究领域 通物理 超导机理 应用 新超导体探索 e
高温超导体目前的研究领域 应用 磁通物理 超导机理 新超导体探索