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[技术] 高温超导物理及氧化物磁通动力学

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发表于 2008-12-5 05:10:39 | 显示全部楼层

高温超导物理及氧化物磁通动力学

基于超导体在二十一世纪的电子通讯、能源、医疗与交通运输等等各个方面的庞大应用价值,世界各国的学术界与工业界莫不投入大量的资源,进行超导体机制的探究,以掌控超导体的特性,并且从事应用方面的可行性研究,以及研发新的超导体材料。在过去四年当中,我们在这个领域进行了六个方向的研究工作,分别为:
 

Sr2 YRuO6 与Ba2 YRuO6 在Cu渗杂后异常磁性与超导电性的探究

这是属于新材料的研发工作,为清华大学吴茂昆教授与本系钱凡之教授长期合作的成果。

 
EuBa2 Cu3 O6 + d 与NdBa2 Cu3 O6 + d 系统中低渗杂状态下的自旋能隙现象的研究
这是超导机制的探究,为曾任本系客座研究员管惟炎教授与钱凡之教授合作的结果。

 
磁浮的研究

这属于超导体应用的可行性研究,为本系陈伟正教授独立研究的成果。我们在以上这三个课题上都得到了进展,希望能在这几个方向继续进行更深入的探讨。

 
高温超导氧化物磁通动力学之研究
在超导状态下,磁通运动异常的行为,实验证实存在着由磁通晶格至磁通流体的第一阶相变,而磁通晶格的对称性亦随温度变化。理论学家认为铜氧平面内自旋的扰动,与超导电子的配对有十分密切的关係。很明显地,自旋扰动与磁通子的热力学性质有相当大的关联性,所以探究磁通动力学,了解磁通流体与twin planes和twin boundaries之间的交互作用,找出scaling window和melting criteria,定出完整的磁场-温度相图,对于高温超导微观理论的建立有相当程度的帮助。我们将製作高品质的薄膜样品仔细地在超导转变温度附近测量其场冷下的磁化率与温度的关係,并观察I-V特性曲线随外加磁场而引起的变化,对外加磁场平行ab平面的情形将详细地研究,因超导电子对集中于铜氧面,形成近似二维之本质钉札中心。而观察改变磁场与c轴间角度的结果,将是一有趣的课题。

 

超巨磁阻/超导薄膜、单晶製程及物性研究
超导薄膜或单晶是超导基础研究不可或缺的一环,而薄膜在元件应用上亦扮演着十分重要的角色。在基础物理研究上,单晶和薄膜材料提供了许多传输性质的量测,包括电阻率、磁通量动力行为、霍尔效应、约瑟芬效应等。高品质的单晶因为没有晶界的存在,得到的数据是最有信服力的。然而,有时候样品太小会影响量测讯号的精确度。薄膜可以提供较大的样品及较精确的数据。利用薄膜製作的晶界结来研究超导有序参数的对称性,得到比单晶更具说服力的d-波对称证据,就是一个很好的例子。因此,单晶与薄膜样品是相辅相成的。今后将应用高频溅镀法製作取向性良好、均匀度高的超巨磁阻薄膜与超导薄膜,并用traveling solvent floating zone法成长单晶﹐研究电阻变化与磁场的关係,磁/电异向性、霍尔效应 (了解载子与磁距散射的机制)、穿隧结dI/dV-V的研究 (了解异常的零偏压导电峰现象 ( zero bias conductance peak ) 与自旋分裂状态密度能谱)。另外,亦将製作FM/M/FM spintronic 开关,研究材料性质、介面粗糙度、以及局部区域无序对电流传输的影响。更重要的是利用微影程序,将 (R,A)n+1MnnO3n+1超巨磁阻薄膜作成特别的样式﹐测量霍尔效应,与La1-xAxMnO3系统相比较以全面地了解此系统载子与磁距散射的机制是side jump 或skew 散射。另外,亦可将超巨磁阻薄膜当成一电极,在其上方镀上绝缘层与超导层当成另一电极,製成S/I/FM穿隧结,以研究自旋极化电流对超导电子对破坏的程度,为廿一世纪自旋传递电子学 (spintronics) 的实现,提供一有利的参考资讯。

 
高温超导体电子关联系统
利用精确与自洽场方法,计算吸引性的Hubbard模型之基态性质,以说明该模型中,从弱耦合至强耦合之跨越,与费米液体理论中之自旋分离;亦可提供一基础理论方法,研究加压下物质发生导体—非导体相变与相应之电子行为变化。另一方面,近几年在高温超导材料中观察到许多Abrikosov 涡旋晶格。由热力学涨落及 Quenched random disorder 所引起的涡旋晶格位移。具体的主题包括: 涡旋晶格的 Eigenmode,Pinning 对超导薄膜中 “涡旋对产生” 的影响、反常超导霍尔效应以及无序介质中之临界电流密度。

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