高溫超導(dǎo)體的結(jié)合能及其超導(dǎo)電性

1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文高溫超導(dǎo)體的結(jié)合能及其超導(dǎo)電性姓名：劉文利申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：韓圣浩20040401山東犬學(xué)博士學(xué)位論文在眾多關(guān)于高溫超導(dǎo)理論研究的方法中，研究結(jié)合能和超導(dǎo)電性的關(guān)系是其中一種重要的方法。盡管在這方面己作了大量的工作，但據(jù)我們所知，在張酣等提出～種計(jì)算模型之前，還沒(méi)有關(guān)于結(jié)合能與超導(dǎo)電性定量關(guān)系的研究。根據(jù)所有銅氧化物高溫超導(dǎo)體沿C方向都是由鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和巖鹽結(jié)構(gòu)堆疊而成的特點(diǎn)，張酣等提出了一種

2、分塊模型，將高溫超導(dǎo)體的晶胞劃分為包含Cu02面的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)塊和巖鹽結(jié)構(gòu)塊，對(duì)Bi系、Hg系、Tl系及Yi系的研究表明，兩個(gè)塊之間的相互作用能與超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度之間有密切的關(guān)聯(lián)。該結(jié)果說(shuō)明兩個(gè)結(jié)構(gòu)塊之間的相互作用對(duì)超導(dǎo)電性有重要的影響。然而，上述分塊模型不能用于研究具有一個(gè)Cu02面的超導(dǎo)體，例如HgBa2Cu046(1201)相。本文通過(guò)改進(jìn)以上模型，研究了HgBa2Cu04協(xié)在這一模型中，依據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仍將晶胞劃分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)塊，即

3、由兩個(gè)BaO面組成的塊和由剩余部分構(gòu)成的塊。我們根據(jù)改進(jìn)過(guò)的分塊模型，計(jì)算了HgBa2CuO中對(duì)應(yīng)不同氧摻雜量d值的兩個(gè)塊之間的相互作用能與超導(dǎo)電性的關(guān)系。根據(jù)經(jīng)典固體理論，結(jié)合能是由馬德龍勢(shì)、離子排斥勢(shì)和電子親和勢(shì)構(gòu)成。在晶體結(jié)合能的計(jì)算中，我們采用離子晶體模型對(duì)高溫超導(dǎo)體進(jìn)行了簡(jiǎn)化，合理地忽略了電子親和勢(shì)。然而，銅氧化物高溫超導(dǎo)體又表現(xiàn)出一定的共價(jià)性，所以在計(jì)算中，我們直接把一些空穴放入Cu02平面內(nèi)，以彌補(bǔ)離子晶體模型的不足。放入

4、空穴的數(shù)量取決于氧缺陷的含量，整個(gè)晶胞保持電中性。這種處理方法與空穴主要集中在CuO面上的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是符合的。在馬德龍勢(shì)的計(jì)算中，我們采用了標(biāo)準(zhǔn)Evjen方法。利用這種方法，晶胞中的電荷是平衡的，求和是高度收斂的。對(duì)于排斥勢(shì)的計(jì)算。我們利用了Bohr近似。計(jì)算方法的精度和可靠性都經(jīng)過(guò)了驗(yàn)證。結(jié)果顯示，該化合物中兩個(gè)塊之間的相互作用也與超導(dǎo)電性之間有著密切的聯(lián)系。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度％值隨著兩塊之間相互作用能的增加而降低，這說(shuō)明兩個(gè)塊之間相互作用的