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BiS2-基超导体中杂质诱导的共振态研究

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摘要

序言

1 引言

1.1 常规超导体和非常规超导体

1.2 超导电子配对对称性

2 BiS2-基超导体

2.1 研究背景

2.2 晶格结构

2.3 能带结构

3 T矩阵近似和格林函数

3.1 单个杂质掺杂诱导的局域态密度计算方法

3.2 格林函数方法推导

4 弱散射极限下的BiS2-基超导体局域电子结构

4.1 理论模型与方法

4.2 费米面

4.3 弱散射势下的局域电子态密度和电子结构

4.4 空间调制结构

5 强散射极限下的局域电子结构

5.1 强散射极限下的局域电子态密度

5.2 空间调制结构

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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摘要

超导电性一直是凝聚态物理领域研究的重点。最近发现的新型超导体BiS2-基超导体,与铜氧化物和铁基超导体非常相似,引起了人们广泛的关注。超导电性首先在Bi4O4S3上被发现,其超导转变温度为Tc=4.5K,之后陆续在ReO1-xFxBiS2(Re=La,Nd,Ce和Pr)和Sr1-xLaxFBiS2中发现了超导电性,而LaO05F0.5BiS2中发现了迄今为止最高的超导转变温度约10.6K。这些发现表明BiS2-基超导体中可能存在相对较高的超导转变温度。目前,BiS2-基超导体的超导配对对称性仍然存在争议。由于缺乏直接的实验证据,传统的s-波、扩展的s-波和dx2-y2-波都被理论提及,急需进一步理论研究和实验确认。BiS2-基超导体中的层状结构与铜氧化物超导体以及铁基超导体非常相似。能带结构计算发现其具有网状的费米面拓扑结构,这种拓扑结构很可能诱导了电子配对从而表现出非常规超导电性。在本文中,我们应用单一的非磁性杂质诱导的局域电子结构来探究BiS2-基超导体的配对对称性。我们从两带的紧束缚模型出发,根据第一性原理计算拟合出二维费米面拓扑结构。然后,利用T矩阵近似和格林函数方法,在弱散射和强散射情况下,基于不同的掺杂浓度,考虑传统的s-波、扩展的s-波和dx2-y2-波等可能的配对对称性,研究非磁性杂质诱导的杂质共振态及其空间调制结构。我们的计算结果表明,不同掺杂浓度下,由于传统的s-波、扩展的s-波和dx2-y2-波的能隙节线方向不同,从而导致杂质所诱导的共振态和空间调制结构存在显著差异。我们认为这些差异有待于进一步的STM实验结果确认,为判断超导配对对称性提供理论依据,从而有助于揭示BiS2-基超导体中的非常规超导机理。

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