高溫超導機理無疑是凝聚態(tài)物理一個最重要的科學問題之一,而角分辨光電子能譜技術在高溫超導體研究中,為理解其微觀機理提供了豐富的實驗證據(jù)。實驗技術和儀器的革新和科學研究的推進相互促進,在高溫超導研究領域是一個非常好的范本。本論文先從傳統(tǒng)超導理論出發(fā),介紹了超導機理研究發(fā)展的重要節(jié)點和現(xiàn)狀,提出了本文研究的相關問題。繼而通過介紹角分辨光電子能譜（ARPES）的原理,指出了其在研究超導機理中至關重要的作用。本論文的研究工作分儀器研制和實驗研究兩部分。在儀器研制方面,重點描述了新一代雙模式光電子能譜儀的設計、組裝和測試的結果;在實驗研究方面,主要介紹了利用激光角分辨光電子能譜技術對電子型和空穴型銅氧化物高溫超導體電子結構的研究,系統(tǒng)地分析了電子結構中能隙、色散關系和和能量尺度等問題,旨在尋找高溫超導機理相關的因素。論文具體如下內容:1.第一章簡要介紹了超導發(fā)現(xiàn)歷史和研究背景。介紹了傳統(tǒng)超導體的超導機理和BCS超導理論,重點介紹了非常規(guī)超導體的發(fā)現(xiàn)歷史和不同家族,并綜述了近期發(fā)現(xiàn)的其它新奇超導現(xiàn)象。最后介紹了銅氧化物高溫超導體的晶體結構、電子結構和相圖,以及其中的BSCCO體系超導體的相關研究背景... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號列表
第1章 引言
    1.1 超導
        1.1.1 BCS理論
        1.1.2 高溫超導體
        1.1.3 強關聯(lián)電子間相互作用
        1.1.4 其他新奇超導體
    1.2 銅氧化物高溫超導體
        1.2.1 晶體結構
        1.2.2 電子結構
        1.2.3 相圖
    1.3 對BSCCO高溫超導體的ARPES研究
        1.3.1 費米面
        1.3.2 超導能隙和贗能隙
        1.3.3 多體相互作用
第2章 角分辨光電子能譜儀的原理及應用
    2.1 ARPES與光電效應
    2.2 三步模型與突發(fā)近似
    2.3 ARPES數(shù)據(jù)——譜強度
        2.3.1 矩陣元效應
        2.3.2 費米截止
        2.3.3 單粒子譜函數(shù)
        2.3.4 分辨率
    2.4 ARPES數(shù)據(jù)分析——MDC和EDC及自能
    2.5 電子平均自由程和ARPES探測深度
    2.6 SC7實驗室的深紫外激光ARPES
        2.6.1 激光ARPES的優(yōu)勢
        2.6.2 6.994eV深紫外激光
        2.6.3 ARToF-ARPES系統(tǒng)
        2.6.4 LLL-ARPES系統(tǒng)
第3章 新一代TOF雙模式電子能量分析器研發(fā)
    3.1 能量分析器的發(fā)展
        3.1.1 角積分到角分辨
        3.1.2 能量分辨率的提高
        3.1.3 加入其他探測尺度的能量分析器
    3.2 實空間探測和倒空間探測
        3.2.1 ARPES和PEEM
        3.2.2 k-PEEM和Nano-ARPES
    3.3 新一代基于飛行時間的電子能量分析器的建模
        3.3.1 設計原理
        3.3.2 模擬探測的飛行軌跡
        3.3.3 模擬探測的分辨率
    3.4 搭建測試平臺
        3.4.1 測試光路的搭建
        3.4.2 控制系統(tǒng)
    3.5 小結
第4章 ARPES對電子型銅氧化合物PLCCO單晶的研究
    4.1 研究背景
*相'>        4.1.1 晶體結構—T,T'和T^*相
        4.1.2 電子型銅氧化物超導體的相圖
        4.1.3 電子型摻雜銅氧化物超導體的費米面
        4.1.4 電子型化合物中普遍存在的50meV能量尺度
    4.2 實驗方法和樣品
    4.3 實驗研究
        4.3.1 不同光源對PLCCO費米面的測量
        4.3.2 7eV激光對PLCCO能帶結構的研究
    4.4 小結
第5章 ARPES對Bi2212欠摻到過摻能隙和電子結構的研究
    5.1 研究背景
    5.2 樣品制備和實驗方法
        5.2.1 樣品退火
        5.2.2 實驗記錄
    5.3 研究結果
        5.3.1 能隙隨動量、溫度和摻雜的變化
        5.3.2 對多體效應的研究
    5.4 小結
第6章 ARPES對過摻雜Bi2212單晶中雙層能帶劈裂的研究
    6.1 研究背景
    6.2 實驗方法
        6.2.1 樣品的制備與表征
        6.2.2 實驗儀器與設置
    6.3 研究結果
        6.3.1 費米面和雙層劈裂
        6.3.2 能量分布曲線和超導能隙
        6.3.3 對能帶色散的研究
    6.4 小結
第7章 總結與展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果
附件
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Distinct Superconducting Gap on Two Bilayer-Split Fermi Surface Sheets in Bi2Sr2CaCu2O8+δ Superconductor[J]. 艾平,高強,劉靜,張玉曉,李聰,黃建偉,宋春堯,閆宏濤,趙林,劉國東,顧根大,張豐豐,楊峰,彭欽軍,許祖彥,周興江.  Chinese Physics Letters. 2019(06)
[2]Temperature Evolution of Energy Gap and Band Structure in the Superconducting and Pseudogap States of Bi2Sr2CaCu2O8+δ Superconductor Revealed by Laser-Based Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy[J]. 孫璇,張文濤,趙林,劉國東,顧根大,彭欽軍,王志敏,張申金,楊峰,陳創(chuàng)天,許祖彥,周興江.  Chinese Physics Letters. 2018(01)
[3]Relationship between the parent charge transfer gap and maximum transition temperature in cuprates[J]. Wei Ruan,Cheng Hu,Jianfa Zhao,Peng Cai,Yingying Peng,Cun Ye,Runze Yu,Xintong Li,Zhenqi Hao,Changqing Jin,Xingjiang Zhou,Zheng-Yu Weng,Yayu Wang.  Science Bulletin. 2016(23)
[4]A Reproducible Approach of Preparing High-Quality Overdoped Bi2Sr2CaCu2O8+δ Single Crystals by Oxygen Annealing and Quenching Method[J]. 張玉曉,趙林,顧根大,周興江.  Chinese Physics Letters. 2016(06)
[5]SUPERCONDUCTIVITY ABOVE LIQUID NITROGEN TEMPERATURE IN Ba-Y-Cu OXIDES[J]. 趙忠賢,陳立泉,楊乾聲,黃玉珍,陳賡華,唐汝明,劉貴榮,崔長庚,陳烈,王連忠,郭樹權,李山林,畢建清.  Science Bulletin. 1987(10)



本文編號：2942907