论文题目: 铜氧化物高温超导材料超导机理及其反常物理性质的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 马天星
导师: 冯世平
关键词: 模型,理论,超导机理,电荷动力学,自旋动力学
文献来源: 北京师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高温超导电性机理的研究是铜氧化物超导材料研究的核心问题，而铜氧化物超导材料正常态反常物理性质的研究是高温超导电性机理研究的中心议题。在t-J模型和fermion-spin理论的框架下，本文对铜氧化物超导材料正常态反常的电荷动力学、热输运、高温超导电性的超导机理、超导态时反常的自旋动力学、空穴掺杂和电子掺杂铜氧化物材料超导体中的电荷不对称性等进行了较为系统的研究。 在论文第一章，我们首先简单介绍了超导发展背景及相关的理论探索，并引入了可以描述CuO2平面内基本的低能物理过程的t-J型的模型。在第二章，介绍了可以较好地处理体现电子强关联特征的电子局域约束条件的fermion-spin理论。在fermion-spin理论框架下，物理电子被分解为规范不变的dressed holon和spin，其中dressed holon描述电荷自由度，dressed spin是一个硬心玻色子，描述自旋自由度。在论文第三章，我们从t-t′-J模型出发，应用fermion-spin理论，首先研究了在极欠掺杂情况下空穴掺杂铜氧化物材料和电子掺杂铜氧化物材料反常的电荷动力学性质，并说明空穴掺杂铜氧化物超导材料的光电导谱在低频端存在non-Drude weight，在较高能量处存在奇异的中红外带；电阻率在高温时与温度成线性关系，在低温时偏离线性，表现为绝缘体行为。与空穴掺杂铜氧化物材料相比，电子掺杂铜氧化物材料的光电导谱在低能量时有一个随能量衰减很快的低能峰，在较高能量附近出现反常的锐利的中红外峰；较小电子掺杂区域的电阻率存在着低温时绝缘体行为向高温时金属行为的转变；在较大的电子掺杂区域，电阻率与温度成线性关系，表现为金属行为。接着，通过考虑CuO2平面之间层间隧穿和各向异性的跃迁矩阵元，我们研究了铜氧化物超导材料反常的c-轴电荷动力学，说明c-轴电荷动力学并不象面内电荷动力学那样对于所有铜氧化物超导材料是普适的，c-轴电荷动力学与材料有关，它依赖于CuO2平面间的化学组成成分，其中材料中CuO2平面之间是否有Cu-O链，对材料的c-轴电荷动力学有很大的影响。对于CuO2平面之间有Cu-O链的铜氧化物超导材料来说，c-轴方向的光电导谱在低能端表现为non-Drude行为，在电荷转移隙处存在中红外带，中红外带的权重
论文目录:
摘要
Abstract
第一章：绪论
§1.1 铜氧化物高温超导材料的实验和理论背景
§1.2 t-J模型
§1.3 小结
第二章：带电自由度与自旋自由度分离的Fermion-spin理论
§2.1 引言
§2.2 规范不变的dressed holon和spin
§2.3 Dressed holon和spin的格林函数
§2.3.1 运动方程
§2.3.2 平均场理论
§2.3.3 dressed holon和spin的自能函数
§2.4 小结
第三章：铜氧化物高温超导材料正常态反常物理性质的研究
§3.1 空穴掺杂铜氧化物材料在极欠掺杂区域的电荷动力学
§3.1.1 引言
§3.1.2 理论推导
§3.1.3 结果和讨论
§3.1.4 小结
§3.2 电子掺杂铜氧化物材料的电荷动力学
§3.2.1 引言
§3.2.2 理论推导
§3.2.3 结果和讨论
§3.2.4 小结
§3.3 铜氧化物超导材料反常的c-轴电荷动力学
§3.3.1 引言
§3.3.2 CuO_2平面之间没有Cu-O链的情况
§3.3.3 CuO_2平面之间有Cu-O链时的情况
§3.3.4 小结
§3.4 铜氧化物超导材料反常的热输运性质
§3.4.1 引言
§3.4.2 理论推导
§3.4.3 结果和讨论
§3.4.4 小结
第四章：铜氧化物高温超导材料超导机理和超导态性质的研究
§4.1 单粒子相干对动能驱动的超导电性的影响
§4.1.1 引言
§4.1.2 单粒子相干对动能驱动的超导电性的影响
§4.1.3 超导态时的自旋动力学
§4.1.4 小结
§4.2 空穴掺杂与电子掺杂铜氧化物材料超导电性中的电荷不对称性
§4.2.1 引言
§4.2.2 结果与讨论
§4.2.3 小结
第五章：结论
参考文献
致谢
论文发表情况
发布时间: 2006-10-23
参考文献
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