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《曲阜师范大学》 2004年
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二硼化镁超导电性研究

徐志杰  
【摘要】:自1911年,昂内斯首次发现超导电现象以来,超导电性研究一直是物理学研究领域的热点问题之一。2001年,二硼化镁高达39K的超导电性的发现引发了凝聚态物理学界的轰动。自那时起,世界范围内越来越多的物理学家开始投入到MgB_2超导电性研究的热潮之中。 本论文主要研究了新型超导体MgB_2的超导电性,在考虑电子-声子相互作用对超导电性影响的同时,又计及了非电子-声子相互作用的贡献,针对压强效应、超导临界温度和同位素效应对二硼化镁的超导电性进行了研究。 在第一章,我们简要回顾了超导电性研究的历史,并介绍了超导的基本性质、BCS理论和强耦合理论。 在第二章,我们讨论了二硼化镁正常态和超导态的基本性质,针对同位素效应、压强效应、输运性质、霍尔效应和超导能隙等进行了全面的分析与讨论。结果表明,MgB_2具备声子媒介超导体的基本特征,可以在BCS理论的框架内讨论它的超导电性。与此同时,我们注意到,与其它具有相似品格结构的化合物相比,MgB_2并没有什么特殊之处,但它却拥有远高于其它金属间化合物,高达39K的超导转变温度;另外,实验还表明,MgB_2超导体总的同位素效应指数仅为0.32,大大偏离BCS的理论值1/2。所有这些都告诉我们,MgB_2并非一个纯粹的BCS超导体,单纯的电子-声子耦合机制不能很好地解释它的超导电性,还需要考虑到某种非电子-声子相互作用的贡献。于是在第三章和第四章,我们利用考虑到了非电子-声子相互作用的理论模型对二硼化镁的超导电性进行了研究。 在第三章,我们基于强耦合理论的Mcmillan公式,对MgB_2的压强效应进行了研究。研究的结果发现,随着外界压强的增大,电子-声子耦合参数逐渐减小,电子-声子相互作用对体积的依赖参数Φ介于sp波超导体和d波超导体之间,从而进一步表明了二硼化镁超导体具备声子媒介超导体的特征。同时也说明,讨论二硼化镁超导电性的时候,考虑到非电子-声子相互作用是必要的。 摘要 在论文的第四章,我们从既考虑到电子一声子相互作用又考虑到非电子 一声子相互作用的双带模型出发,利用自洽近似的方法来研究MgB:的超导 电性。结果得到同位素效应指数a为0.34,与实验数据相符合,说明了我们所 采用模型的可用性。另外,我们的研究结果表明非电子一声子相互作用在 MgB:系统中起到了重要作用,能够大大提高MgB:超导体的超导转变温度, 这为以后的MgB:超导研究指明了方向。
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O511

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