EuFe2(As1-xPx)2中各向异性的研究文献综述

 2022-11-01 01:11
  1. 文献综述(或调研报告):

铁基超导体机理及EuFe2(As1-xPx)2基本概况调研报告

1引言

超导电性是具有巨大应用前景和重要学科意义的研究课题。铁基超导体的发现是铜氧化物高温超导体之后超导研究领域最重要的进展。2008年,日本科学家首次发现铁基超导体(掺F的LaFeASO(1111))有26K的超导转变温度,很快中国科学家抓住机遇,不仅迅速将超导转变温度Tc提高到50K以上,也开展了广泛的物性研究,引发了在世界范围新一轮的研究热潮。除了1111体系的超导体外,目前还发现了122(例如Ba1-xKxFe2As2)、11(例如FeSe)、111(例如LiFeAs)体系超导体,以及结构上更复杂的超导体。铁基超导体(iron-based superconductor)目前最高的超导相变温度是55K,比铜氧化物超导体的最高相变温度164K低。但铁基超导体的研究之所以受到重视,有两方面的原因:其一、Fe离子是磁性离子,一般认为是对超导不利的,铁基超导体的发现颠覆了这种观点,为探索发现新的超导体开阔了思路;其二,铁基超导体中也存在很强的电子与自旋之前的相互作用,反铁磁涨落起了很重要的作用,铁基超导机理的研究对全面理解和解决高温超导机理问题有参考价值。

超导机理的研究,是物理学研究的一个基本问题。高温超导现象不能在以单粒子近似基础上的固体理论框架下得到解释,被公认是21世纪最具有挑战性的一个问题。巴丁(Bardeen)、库伯(Cooper)、施里弗(Schrieffer)提出的超导微观理论(BCS理论),解决了为什么会出现超导以及如何准确描述超导这个基本问题。这正是高温超导,包括铁基超导研究所面临的问题。

2 超导机理概述

超导机理的研究,主要是要通过对材料的电子结构以及各种物理现象的分析,理解和解决以下三个问题。

  1. 电子如何形成配对,产生电子配对的相互作用是什么?

对于金属或合金超导体,电子-声子相互作用是电子配对的主要原因。但对于高温超导体,包括铜氧化物超导体和铁基超导体,是什么相互作用导致了电子的配对,这个问题目前还没有达成共识。一般认为反铁磁(antiferromagnetic,AFM)涨落造成电子配对的可能性大些,但实验上并没有无可争辩的证据支持这种观点。

电子-声子相互作用导致的超导相变临界温度一般估计不会超过40K。超过这个上限,电子-声子相互作用会变得很强,由此可能造成晶体的失稳,而不是超导。这就是许多人认为高温超导不太可能是电子-声子相互作用导致的一个原因。但到目前为止,无论是从理论上,还是实验上,都不能真正排除电子-声子相互作用的可能性。

处理电子-声子相互作用要比处理反铁磁涨落简单得多。原因是电子-声子相互作用与电子-电子相互作用相比,是一种弱相互作用,可作为微扰处理,而且米格达尔(Migdal)定理成立,可忽略相互作用的顶角修正,其物理特性可通过求解耶利阿什贝格方程(Eliashberg)方程得到。但对反铁磁涨落导致的超导系统,相互作用很强,目前还没有一个和耶利阿什贝格理论相对应的理论描述。这也给判断高温超导电子配对是不是反铁磁涨落导致带来困难。

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