铁基高温超导体超导电性的研究

摘要

铜氧化物高温超导材料发现已有20多年了，时至今日，人类对高温超导机制仍没能给出公认的理论解释，这就在一定程度上制约了超导技术的发展；此外，铜氧化物超导材料材质脆，不易加工妨碍了其在工业上的大规模应用，因此人们一直在探索铜基超导材料以外的新高温超导材料，以便能够克服铜氧化物高温超导体的缺陷，从新的角度对超导现象进行研究。2008年铁基超导体的发现使人们看到了新的希望，很快在全世界范围内掀起了新一轮高温超导研究的热潮。
　　为了描述铁基超导体的基本性质，本文给出了基于t-J1-J2模型的单带Minimum模型，对比研究了d-波和扩展s-波的基本性质。
　　论文的主要内容如下：
　　首先，介绍了超导体的发展历史、描述了铁基超导体的有关理论模型，并给出了简单的评述，重点介绍了基于t-J1-J2模型的单带Minimum模型。
　　其次，讨论了基于t-J1-J2馍型的单带Minimum模型的铁基超导体的基本性质。用Fortran语言编程计算了超导序参量随温度的变化、超导序参量随重整化参数t的变化、掺杂对超导的影响、超导序参量和Gibbs自由能随J2的变化。结果表明，超导序参量随温度的变化关系与BCS理论的情况类似，对于本文所选用的参数，扩展s波的d1相始终很弱；在高温区，随着温度的降低，系统依次进入d波的d2相、扩展s波的d2相和d波的d1相；而在低温区，起土导作用的则依次是d波的d1相、扩展s波的d2相和d波的d2相。较大的重整化参数t对超导有抑制作用，参数t对扩展s波的抑制作用较强，而对d波的抑制作用较弱；当参数t足够大时，系统会转变为正常金属态。通常，扩展s波的d1都很弱，d波的d2相只存在于较小的掺杂范围内，而d波的d1相和扩展s波的d2相可以在较大的掺杂范围内存在，且d波的d1相强于扩展s波的d2相。对于d波，当J2较小时，只有d1，没有d2相；当J2约为0．3时，d2突然增大，同时，而d1突然减小；而后d2随着J2的增大而增大，而d1则迅速减小为零，J2的增大对d1相有较强的抑制作用；对于扩展s波，d1相始终很弱且几乎不受J2变化的影响，d2相也随着J2的增大而增大。对于d波，自由能存在极小点，系统有稳定的状态；而扩展5波情况的自由能没有极小点，系统没有稳定的状态，d-波配对比扩展s-波配对对超导更有利。接下来，论了d-波和扩展s-波的态密度、熵和比热随温度的变化。结果表明，由于能隙节点的存在，d-波和扩展s-波在能隙内都有态密度都存在，而且在低能区，态密度随能量线性变化。d-波和扩展s-波超导体熵的差别主要在低温区，扩展s-波超导体的熵随温度的降低下降得比d-波超导体快；随着温度的升高，二者迅速增大，当温度大于等于Tc时，都趋向于正常态的熵。在低温区，d-波和扩展s-波超导体的比热都随温度呈近似线性变化关系。

目录

曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明

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第一章 绪论

§1.1 超导电性和超导体

§1.2 传统超导体

§1.3 高温超导体

§1.4 铁基超导体

§1.4.1 铁基超导体及基结构

§1.4.2 铁基超导体的基本性质

§1.4.3 磁性涨落与铁基超导体的超导电性

第二章 有关铁基超导体的理论模型

§2.1 二维Hubbard模型

§2.2 二维t-J模型

§2.3 Gossamer模型

§2.4 基于t-J1-J2模型的单带Minimum模型

第三章 铁基超导体单带Minimum模型的理论研究

§3.1 理论模型

§3.2 结果及讨论

§3.2.1 超导序参量随温度的变化

§3.2.2 超导序参量随参数t的变化

§3.2.3 掺杂对超导的影响

§3.2.4 超导序参量随J2的变化

§3.2.5 Gibbs自由能随J2的变化

§3.2.6 d波和展s波超导体的态密度

§3.2.7 d波和扩展s波超导体的熵随温度的变化关系

§3.2.8 d波和扩展s波超导体的比热随温度的变化曲线

第四 章 回顾和展望

§4.1 总结

§4.2 展望

参考文献

在校期间完成的论文

致谢