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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 为什么超导转变温度随掺杂增加而降低
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shensc

铜虫 (初入文坛)

[求助] 为什么超导转变温度随掺杂增加而降低 已有2人参与

在最佳掺杂之后，为什么超导转变温度反而随着掺杂增加而降低，背后的机理是什么？
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1楼 2014-07-17 10:17:25
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wl199826

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

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感谢参与，应助指数 +1
shensc: 金币+5, ★★★很有帮助 2014-07-19 11:39:01
其实理解起来说难也难，说简单也简单，目前认为高温超导体中来源于电子之间的强关联作用，而电子之间的强关联显然与电子的浓度有关系的，随着参杂浓度的增加，空穴的浓度越来越高，电子的浓度越来越稀，自然产生超导机制就越变越弱了，表现出来的现象就是转变温度越来越低直到消失，看相图就可以看出掺杂到最后变成完全的费米液体了，也就是正常金属了，也就没有超导了
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3楼2014-07-17 21:26:45
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mljphy

铁虫 (正式写手)
这个问题我想很难，实际上涉及到高温超导机制。要弄清楚这个问题就相当于要弄清楚Cooper对在高温超导中是如何形成以及Cooper如何相干凝聚的。当然目前从不同理论可以有不同解释。
我的理解是：按RVB理论，在铜氧化物超导中，我想过掺杂应该是引入了过多的空穴，破坏了自旋单态，也就拆散了Cooper对、破坏Cooper对的相干凝聚，从而导致超导Tc降低。仅供参考。
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一切都会慢慢好起来。
2楼2014-07-17 13:25:49
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shensc

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
3楼: Originally posted by wl199826 at 2014-07-17 21:26:45
其实理解起来说难也难，说简单也简单，目前认为高温超导体中来源于电子之间的强关联作用，而电子之间的强关联显然与电子的浓度有关系的，随着参杂浓度的增加，空穴的浓度越来越高，电子的浓度越来越稀，自然产生超导 ...

那在optimal doping 之前呢，又应该怎么样去理解。
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4楼2014-07-18 10:20:56
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shensc

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-17 13:25:49
这个问题我想很难，实际上涉及到高温超导机制。要弄清楚这个问题就相当于要弄清楚Cooper对在高温超导中是如何形成以及Cooper如何相干凝聚的。当然目前从不同理论可以有不同解释。
我的理解是：按RVB理论，在铜氧化 ...

那少量的掺杂为什么又有助于提高Tc
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5楼2014-07-18 10:22:13
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mljphy

铁虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
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5楼: Originally posted by shensc at 2014-07-18 10:22:13
那少量的掺杂为什么又有助于提高Tc...

大概是适量掺杂既有利于形成自旋单态，又有利于这种相干的自旋单态运动。太少，自旋单态被Neel态所限制，不能自由运动。太多，自旋单态被破坏。
仅供参考。
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一切都会慢慢好起来。
6楼2014-07-18 11:41:46
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wl199826

金虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by shensc at 2014-07-18 10:20:56
那在optimal doping 之前呢，又应该怎么样去理解。...

凡事有个度，电子之间关联太强的话连导电都困难，更别说超导了，你看相图可以知道母体是绝缘体，随着参杂才渐渐变为差的导体，这之间有个相互制约的平衡点。。。。
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7楼2014-07-18 14:43:14
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shensc

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
7楼: Originally posted by wl199826 at 2014-07-18 14:43:14
凡事有个度，电子之间关联太强的话连导电都困难，更别说超导了，你看相图可以知道母体是绝缘体，随着参杂才渐渐变为差的导体，这之间有个相互制约的平衡点。。。。...

这个事情从常理上很好理解。但是如何去理解其物理含义呢？
按照您意思：高温超导体中来源于电子之间的强关联作用，而且这个强关联作用与掺杂有一个相互竞争的关系。
那随着掺杂不断增加，电子浓度在一直减小，强关联作用在减弱（不知是不是这个意思），Tc先增加再减小。那么发生这个转变的原因是为什么？
而且，随着掺杂，按理说是金属性就会越来越好，但实际上是有个金属的分界线的，掺杂又为什么使得金属行行为不一样？
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8楼2014-07-18 15:40:52
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shensc

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
6楼: Originally posted by mljphy at 2014-07-18 11:41:46
大概是适量掺杂既有利于形成自旋单态，又有利于这种相干的自旋单态运动。太少，自旋单态被Neel态所限制，不能自由运动。太多，自旋单态被破坏。
仅供参考。...

那如何去理解，随着掺杂不断增加，Tc先增后减？
掺杂的出现有利于形成自旋单态，并且又有利于这种相干的自旋单态运动，然后使得Tc增加，过掺杂，又破坏了自旋单态。那这中间的变化的物理原因是什么？
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9楼2014-07-18 15:47:46
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wl199826

金虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by shensc at 2014-07-18 15:40:52
这个事情从常理上很好理解。但是如何去理解其物理含义呢？
按照您意思：高温超导体中来源于电子之间的强关联作用，而且这个强关联作用与掺杂有一个相互竞争的关系。
那随着掺杂不断增加，电子浓度在一直减小，强 ...

先从最佳掺杂到国产砸说起，如果超导是来源于电子间强关联，那么如果电子间强关联逐渐减弱了，那么你就可以理解为产生超导的物理机制就逐渐减弱了，反应在转变温度上，就是转变温度越来越低了，这就是Tc在最佳掺杂到过掺杂Tc越来越低的原因。但是，超导体首先你必须是导体，从母体化合物是绝缘体的事实出发，显然当电子间关联过强时连导体都不是，哪还有超导和转变温度呢？所以从母体化合物再到欠掺杂态再到最佳掺杂态，实际上首先是一个绝缘体到导体的转变，然后再是在导体的基础上，电子间的关联又适度，再产生超导态，所以电子间太强太弱都不行，太强导致绝缘体，太弱又没有关联形不成库泊对。这里面其实有着很复杂的相变，超导体更不是金属(有没有费米面还有争议呢)，而超导仅是很多这其中相变的一个阶段而已，只不过他更吸引眼球而已。
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10楼2014-07-18 18:51:42
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