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中国科学院物理研究所揭示三层铜氧化物超导体高临界温度的电子结构起源（图）
三层铜氧化物 超导体 高临界温度 电子结构起源
2023/10/16
自1986年铜氧化物高温超导体发现以来，探讨高温超导机理和进一步提高超导转变温度是凝聚态物理研究的核心问题。铜氧化物高温超导体的母体是反铁磁Mott绝缘体。高温超导电性是通过向母体掺入适量的载流子得以实现。有研究表明，超导转变温度TC不仅取决于铜氧面CuO2的掺杂浓度，而且依赖于晶胞中CuO2面的层数（n），且在三层体系（n=3）中超导转变温度TC最高。此外，三层铜氧化物超导体表现出不寻常的相图，...
中国科学院物理所揭示三层铜氧化物超导体高临界温度的电子结构起源（图）
三层铜氧化物 超导体 电子结构
2023/10/25
自1986年铜氧化物高温超导体发现以来，探讨高温超导机理和进一步提高超导转变温度是凝聚态物理研究的核心问题。铜氧化物高温超导体的母体是反铁磁Mott绝缘体。高温超导电性是通过向母体掺入适量的载流子得以实现。有研究表明，超导转变温度TC不仅取决于铜氧面CuO2的掺杂浓度，而且依赖于晶胞中CuO2面的层数（n），且在三层体系（n=3）中超导转变温度TC最高。此外，三层铜氧化物超导体表现出不寻常的相图，...
铜氧化物高温超导材料具有在常压下最高的超导临界温度（Tc），并且材料中的电子强关联性还导致了丰富的物理现象。研究者一直试图从这些复杂交织的自由度中找出超导库珀配对的关键驱动因素，其中的一个思路是寻找与Tc直接相关的能量尺度。正是在这一思路下，传统超导体中的同位素效应（较轻的同位素具有较高的Tc）强有力地支持了BCS理论的建立——原子质量决定了声子能量，而声子能量又与Tc直接相关。
铜氧化物高温超导体自1986年被发现以来，其超导机理一直是凝聚态物理学中的科学难题之一。普遍认为，铜氧化物高温超导电性源于对其核心铜氧面的化学掺杂。因此，直接探测铜氧化物超导体铜氧面的电子结构，特别是阐明超导电子配对函数的对称性和配对媒介对理解铜氧化物高温超导机理具有重要的科学意义。
自铜氧化物高温超导体发现三十多年来，对于其物性和机理的研究主要聚焦在最佳掺杂与欠掺杂区间，对高温超导“非常规性”的认识也多发端于此。近年来，通常被认为比较传统的过掺杂区间也展现出偏离BCS理论的实验迹象，然而其非常规物理性质的来源尚不清楚。特别是，当赝能隙态和电荷序等现象消失后，过掺杂区间的电子结构特性及其向金属态的演化，是当前该领域内一个重要的前沿课题。
高温超导的机理一直是凝聚态物理领域悬而未决的重要问题。在铜氧化物体系中，高温超导是通过对莫特绝缘体掺杂而逐渐演化出来的。因此，探究超导刚出现的临界点附近—轻掺杂区间—的行为有望为理解高温超导机理带来重要线索。最近，清华大学物理系张定/薛其坤研究团队利用多年发展起来的制备和调控技术，成功实现了铜氧化物在轻掺杂区间的系统性磁输运测量。有意思的是，他们观测到了一种新奇的磁阻振荡，类似于周期性超导网格中的...
铜氧化物超导体高压下的超导-绝缘体相变（图）
铜氧化物 超导体 超导-绝缘体相变
2023/1/6
对固体施加一个压力，晶格常数会变小，由此可增加能带宽度，把一个绝缘体转变为导体。这是高压诱导的绝缘体向导体的转变是固体材料常见的物理现象，称之为Wilson转变。而把一个金属甚至超导体通过压力，在不改变电子的价键特性的前提下，转变为绝缘体是一个非常困难的事。但这件几乎不可能发生的物理现象最近被发现了。该项工作由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室孙力玲研究员带领的团队...
铜氧化物高温超导体正常态反常光电导性质的研究
铜氧化物超导体 光电导谱 赝能隙
2022/3/18
在全电荷自旋重组的模型下，计算了铜氧化物高温超导体正常态的光电导性质，发现在欠掺杂和最佳掺杂区，铜氧化物高温超导体正常态的光电导谱由低能端的non-Drude峰和较高能量处的中红外带两部分组成，低能峰和中红外带之间存在电荷转移能隙。随着掺杂量的增加，中红外带不断移向低能峰，最后在极过掺杂时完全融入低能峰，光电导谱恢复为Drude形式。全电荷自旋重组模型下的自能体现了部分关联效应，包含了赝能隙的信息...
清华大学物理系在铜氧化物高温超导体铜氧面电子结构研究方面取得重要进展（图）
铜氧化物 高温超导体 超导电性
2021/7/30
铜氧化物高温超导体的微观机理是三十余年来凝聚态物理学中的重大科学难题之一。通常，人们认为铜氧化物高温超导电性源于对反铁磁莫特绝缘基态的化学掺杂。因此，系统理解和准确描述掺杂莫特绝缘体，尤其是直接观测铜氧化物铜氧面的电子结构是解决铜氧化物高温超导机理问题的关键。
Physical Review X报道北京大学量子材料科学中心王楠林研究组关于铜氧化物高温超导体非平衡态光学性质的研究进展（图）
北京大学量子材料科学中心 王楠林 铜氧化物 高温超导体 非平衡态光学性质
2020/3/16
超导电性具有巨大的应用前景，因此提高超导转变温度一直是凝聚态物理领域经久不衰的研究课题。近年来超快激光诱导的“瞬态超导”是这方面一个令人惊奇的进展，特别是欠掺杂的YBa2Cu3O6+x中这种瞬态超导甚至可出现在室温以上温度。这些报道引起了凝聚态物理领域的广泛关注，超快激光因此被视为进一步提高超导转变温度的全新手段之一。
Physical Review X报道北京大学物理学院量子材料科学中心王楠林研究组关于铜氧化物高温超导体非平衡态光学性质的研究进展（图）
北京大学物理学院量子材料科学中心 王楠林 铜氧化物 高温超导体 非平衡态光学
2020/3/13
近日，北京大学物理学院量子材料中心的王楠林研究组在Physical Review X期刊发表文章针对上述问题开展了深入研究。该研究组在基金委重大科研仪器设备研制专项支持下自主建设了“能量可调近红外到中红外强场脉冲激光泵浦-太赫兹探测”实验系统。他们利用脉宽35 fs，重复频率1 KHz，单脉冲能量3.2 mJ的800nm激光泵浦一台共享白光的双路输出光参量放大器，由光参量放大器输出的近红外光作为泵...
压力下铜氧化物超导体的2D-3D超导态跃变（图）
压力 铜氧化物 超导体 2D-3D超导态
2020/1/4
自1986年发现铜氧化物高温超导体以来，人们从实验和理论方面对其开展了广泛的研究，取得了许多重大研究成果，但仍未实现对高温超导电性全面、统一的理解，高温超导机理的破解仍被列为二十一世纪凝聚态物理研究的重大挑战之一，人们期待着能在正确理论指导下发现具有更高超导转变温度且更适于应用的超导体。空穴掺杂的銅氧化物超导体具有最高的超导转变温度，是高温超导研究中最受关注的材料，关键是要理解超导态是如何从正常态...
重整化平均场理论及其在铜氧化物高温超导材料中的应用
铜氧化物 高温超导体 凝聚态物理 重整化平均场
2022/3/21
对铜氧化物高温超导体的研究是凝聚态物理中最重要的问题之一。理论研究上的困难在于铜氧化物高温超导材料中单占据条件所导致的强关联效应。铜氧化物高温超导材料可以用t-J模型进行描述，而上述的单占据条件则体现于t-J模型中的Gutzwiller投影算符。重整化平均场理论（RMFT）是一种处理这类由Gutzwiller投影算符所导致的强关联效应比较有效的方法。本文首先对铜氧化物高温超导材料进行简单的介绍。然...
最近南京大学超导研究团队闻海虎、杨欢教授等人仔细测量了一种典型的铜氧化物Bi2212的扫描隧道谱，利用超导态的准粒子参考相位技术进行数据分析，直接演示了该超导体的d-波对称性能隙。此实验结果与王强华教授等的理论计算相一致。该工作促进了非常规高温超导机理研究的发展，于近日发表在【Nature Communications 10, 1603 (2019)】。
中国科学院物理研究所原位研究铜氧化物超导体新方法取得进展（图）
中国科学院物理研究所 原位研究 铜氧化物 超导体
2018/12/5
意识到研究最为广泛的铜氧化物高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8+x（以下简称Bi2212）仅通过调节氧原子含量就可以有效地调控掺杂浓度，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件实验室丁洪研究组博士生钟益桂、关剑宇在研究员丁洪、副研究员孙煜杰的指导下，利用最新搭建的具备低温提纯臭氧功能的OMBE-ARPES联合系统，通过臭氧／真空退火的方法在同一块Bi2212单晶新鲜解理表面上成功...