重费米子CeCu2Si2中的非常规超导配对对称性研究

论文摘要

自1979年德国科学家首次在CeCu2Si2材料中发现超导以来,揭示其非常规超导配对机制激起人们的极大关注。2014年日本研究小组基于极低温下的旋转比热实验有力地揭示CeCu2Si2是一个具有多能带、没有能隙节点的超导体,并得到扫描隧道谱和伦敦穿透深度测量进一步证实。理论研究提出了s±波、s++波和loop-nodal s波等多个可能的超导配对态,严重挑战30多年来基于单能带结构并被广泛接受的d波配对对称性,急需进一步的理论和实验研究加以澄清。然而,由于重费米子超导体自身特殊的费米面拓扑结构,传统的相位敏感性实验不能直接用来探测其配对对称性,因此无法有效地直接确认超导配对序参量。幸运地是,最近高分辨的扫描隧道谱（STM）技术得到了改进,可以在极低温下测量准粒子能带色散结构、微电子伏特（μeV）量级下的动量空间中的超导能隙函数。通过测量准粒子相干谱和实空间因杂质破坏超导配对诱导的局域电子谱,该技术成功地应用于重费米子超导体CeCoIn5,并确认其d波配对对称性。因此,我们在本文将该技术推广至CeCu2Si2非常规超导电性研究中。首先,我们利用第一性原理方法计算了 CeCu2Si2的多能带结构,得到与早期理论计算非常吻合的费米面拓扑结构,确认CeCu2Si2是多能带超导体。基于上述第一性原理计算,我们建立了一个有效的两能带紧束缚模型。其次,我们应用T矩阵近似方法计算了杂质散射诱导的局域电子结构。结果表明:仅考虑带内杂质散射时,s波配对态下费米能级附近不出现杂质共振态;而对于d波和loop-nodal s波配对态,杂质诱导的共振态非常显著,且可以通过其靠近或远离费米能级的位置加以区分。最后,我们通过引入带间杂质散射,有效地确认了有无符号变化的s波配对。研究揭示:只有存在符号变化的s±波配对态,才能够产生杂质共振态。综上,我们提出一个有竞争力的方法来判定常压下CeCu2Si2的超导配对对称性:应用高分辨率STM实验测量杂质诱导的局域电子谱,结合理论判据,将有效地澄清现有分歧、确定超导配对对称性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王冬冬

导师: 刘斌

关键词: 重费米子超导电性,配对对称性,非磁性杂质效应,局域电子态密度

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 北京交通大学

分类号: O511

DOI: 10.26944/d.cnki.gbfju.2019.000550

总页数: 66

文件大小: 4510K

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标签：重费米子超导电性论文;  配对对称性论文;  非磁性杂质效应论文;  局域电子态密度论文;