Высокотемпературная сверхпроводимость - High-temperature superconductivity

Не путать с Сверхпроводник при комнатной температуре.

Образец BSCCO, который в настоящее время является одним из наиболее практичных высокотемпературных сверхпроводников. Примечательно, что он не содержит редкоземельные элементы. BSCCO - это купратный сверхпроводник на основе висмут и стронций. Благодаря более высокой рабочей температуре, купраты теперь становятся конкурентами более обычных ниобий сверхпроводники на основе, а также диборид магния сверхпроводники.

Высокотемпературные сверхпроводники (сокращенно высоко-Тc или HTS) оперативно определяются как материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при температурах выше 77 К (-196,2 ° C; -321,1 ° F) точка кипения жидкий азот, одна из самых простых охлаждающих жидкостей в криогеника.[1] Все известные сверхпроводящие материалы при обычных давлениях в настоящее время работают намного ниже температуры окружающей среды и поэтому требуют охлаждения. Большинство высокотемпературных сверхпроводников являются керамика материалы. С другой стороны, Металлический сверхпроводники обычно работают при температуре ниже -200 ° C: их тогда называют низкотемпературные сверхпроводники. Металлические сверхпроводники также обычные сверхпроводники, поскольку они были открыты и использовались раньше высокотемпературных.

Керамические сверхпроводники в настоящее время становятся пригодными для некоторого практического использования, но они по-прежнему имеют много производственных проблем, и существует очень мало успешных практических примеров использования. Большинство керамических хрупкий что делает изготовление из них проводов очень проблематичным.[2]

Основное преимущество высокотемпературных керамических сверхпроводников заключается в том, что их можно охлаждать с помощью жидкий азот.[3]С другой стороны, металлический сверхпроводники обычно требуют более сложных хладагентов - в основном жидкий гелий. К сожалению, ни один из высокотемпературных сверхпроводников не охлаждается только сухой лед, и ни один из них не работает на комнатная температура и давление (они хорошо работают ниже самая низкая температура, зарегистрированная на Земле ). Все высокотемпературные сверхпроводники требуют какой-либо системы охлаждения.

Основной класс высокотемпературных сверхпроводников относится к классу оксидов меди (только отдельные оксиды меди). Второй класс высокотемпературных сверхпроводников в практической классификации - это класс высокотемпературных сверхпроводников. соединения на основе железа.[4][5]Диборид магния иногда входит в состав высокотемпературных сверхпроводников: его относительно просто производить, но он обладает сверхпроводимостью только при температуре ниже -230 ° C, что делает его непригодным для охлаждения жидким азотом (примерно на 30 ° C ниже температуры тройной точки азота). Например, его можно охладить жидкий гелий, который работает при гораздо более низких температурах.

Многие керамические сверхпроводники физически ведут себя как сверхпроводники второго типа.

Первый высокотемпературный сверхпроводник был открыт в 1986 году исследователями IBM. Беднорз и Мюллер,[3][6] кто был награжден Нобелевская премия по физике в 1987 г. «за важный прорыв в открытии сверхпроводимости в керамических материалах».[7]

Некоторое чрезвычайно высокое давление супергидрид соединения обычно относят к высокотемпературным сверхпроводникам. Фактически, можно найти множество статей о высокотемпературных сверхпроводниках, посвященных исследованиям газов высокого давления, которые не подходят для практических приложений. Электрический ток ТC рекордсмен углеродсодержащий гидрид серы, побив предыдущий рекорд декагидрид лантана почти на 30 ° C.

История

Хронология открытий сверхпроводников. Справа можно увидеть температуру жидкого азота, которая обычно разделяет сверхпроводники при высоких и сверхпроводники при низких температурах. Купраты отображаются в виде синих ромбов, а сверхпроводники на основе железа как желтые квадраты. Диборид магния и другие низкотемпературные металлические БКШ сверхпроводники отображаются для справки в виде зеленых кружков.

Сверхпроводимость была открыта Камерлинг-Оннес в 1911 г. в металлическом корпусе. С тех пор исследователи пытались наблюдать сверхпроводимость при повышении температуры.[8] с целью найти сверхпроводник при комнатной температуре.[9] К концу 1970-х годов сверхпроводимость наблюдалась в нескольких металлических соединениях (в частности, на основе Nb, таких как NbTi, Nb3Sn, и Nb3Ge ) при температурах, которые были намного выше, чем у элементарных металлов, и которые могли даже превышать 20 К (-253,2 ° C). В 1986 г. IBM исследовательская лаборатория рядом Цюрих, в Швейцария, Беднорц и Мюллер искали сверхпроводимость в новом классе керамика: the оксиды меди, или купраты. Беднорз столкнулся с оксид меди сопротивление которого упало до нуля при температуре около -238 ° C (35,1 K).[8] Их результаты вскоре были подтверждены[10] многими группами, особенно Пол Чу на Хьюстонский университет и Сёдзи Танака в Токийский университет.[11]

Вскоре после этого в Университет Принстона, Андерсон дал первое теоретическое описание этих материалов, основанное на теория резонансной валентной связи,[12] но полное понимание этих материалов все еще развивается. Теперь известно, что эти сверхпроводники обладают d-волна[требуется разъяснение ] парная симметрия. Первое предположение о том, что высокотемпературная купратная сверхпроводимость включает d-волновое спаривание было произведено в 1987 году компанией Bickers, Скалапино и Scalettar,[13] за которыми в 1988 году последовали три последующие теории Инуи, Дониаха, Хиршфельда и Рукенштейна,[14] используя теорию спиновых флуктуаций, и Gros, Пойльбланк, Райс и Чжан,[15] и по Котляр и Лю, определяя d-волновое спаривание как естественное следствие теории RVB.[16] Подтверждение d-волновая природа купратных сверхпроводников была установлена ​​с помощью множества экспериментов, включая прямое наблюдение d-волновые узлы в спектре возбуждения с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением, наблюдения полуцелого потока в туннельных экспериментах и ​​косвенно по температурной зависимости глубины проникновения, удельной теплоемкости и теплопроводности.

Сверхпроводник с самой высокой температурой перехода при атмосферном давлении - это купрат ртути, бария и кальция, около 133 К.[17] Существуют и другие сверхпроводники с более высокими зарегистрированными температурами перехода - например, супергидрид лантана при 250 К, но они возникают только при очень высоких давлениях.[18]

Происхождение высокотемпературной сверхпроводимости до сих пор неясно, но кажется, что вместо электрон-фонон механизмы притяжения, как и в обычной сверхпроводимости, имеют дело с подлинным электронный механизмов (например, антиферромагнитными корреляциями), и вместо обычных, чисто s-волна считается, что участвуют более экзотические парные симметрии (d- волна в случае купратов; в основном расширенный s-волна, но изредка d-волна, в случае сверхпроводников на основе железа). В 2014 году ученые EPFL обнаружили доказательства того, что фракционные частицы могут встречаться в квазидвумерных магнитных материалах.[19] поддерживая теорию высокотемпературной сверхпроводимости Андерсона.[20]

Выбор подтвержденных сверхпроводников и обычных охлаждающих агентов
Тc соответственно

точка кипения

МатериалЗаметки
в Kв ° C
28714ЧАС2S + CH4 при 267 ГПаПервый сверхпроводник комнатной температуры[21]
250−23LaH10 в 170 ГПаметаллический сверхпроводник с одной из самых высоких известных критических температур
203−70Фаза высокого давления сероводород при 100 ГПамеханизм неясный, наблюдаемый изотопный эффект[22]
194.6−78.5Углекислый газ: Точка сублимации при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент; для справки)
138−135Hg12Tl3Ба30Ca30Cu45О127высокотемпературные сверхпроводники с оксидом меди с относительно высокой

критические температуры

110−163Би2Sr2Ca2Cu3О10 (BSCCO )
92−181YBa2Cu3О7 (YBCO )
87−186Аргон: Температура кипения при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент; для справки).
77−196Азот: Температура кипения при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент; для справки).
45−228SmFeAsO0.85F0.15низкотемпературные сверхпроводники с относительно высокими критическими температурами
41−232CeOFeAs
39−234MgB2металлический сверхпроводник с относительно высокой критической температурой при атмосферном давлении
30−243Ла2-хБаИксCuO4[23]Первый высокотемпературный сверхпроводник с оксидом меди, открытый Беднорцем и Мюллером.
27−246Неон: Температура кипения при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент; для справки).
21.15−252Водород: Температура кипения при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент; для справки).
18−255Nb3Sn[23]металлические низкотемпературные сверхпроводники, имеющие техническое значение
9.2−264.0NbTi[24]
4.21−269.94Гелий: Точка кипения при атмосферном давлении (обычный охлаждающий агент физики низких температур; для справки)
4.15−269.00Hg (Меркурий )[25]металлические низкотемпературные сверхпроводники
1.09−272.06Ga (Галлий )[25]

Свойства

К сожалению, класс «высокотемпературных» сверхпроводников имеет множество определений в контексте сверхпроводимости.

Этикетка высокаяТc следует использовать для материалов с критическими температурами выше точки кипения жидкий азот. Тем не менее, ряд материалов, включая оригинальное открытие и недавно обнаруженные пниктидные сверхпроводники, имеют критические температуры ниже 77 К, но, тем не менее, в публикациях их обычно называют высокими.Тc класс.[26][27]

Вещество с критической температурой выше точки кипения жидкого азота вместе с высоким критическим магнитным полем и критической плотностью тока (выше которой разрушается сверхпроводимость) принесло бы большую пользу технологическим приложениям. В магнитных приложениях высокое критическое магнитное поле может оказаться более ценным, чем высокое. Тc сам. Некоторые купраты имеют верхнее критическое поле около 100 тесла. Однако купратные материалы представляют собой хрупкую керамику, которую дорого производить, и которую нелегко превратить в проволоку или другую полезную форму. Более того, высокотемпературные сверхпроводники не образуют больших сплошных сверхпроводящих доменов, а скорее кластеры микродоменов, внутри которых возникает сверхпроводимость. Поэтому они не подходят для применений, требующих наличия сверхпроводящих токов, таких как магниты для магнитный резонанс спектрометры.[28] Для решения этого (порошки) см. HTS_wire.

Было много споров относительно сосуществования высокотемпературной сверхпроводимости с магнитный заказ в YBCO,[29] сверхпроводники на основе железа, несколько рутенокупратов и других экзотических сверхпроводников, а поиск других семейств материалов продолжается. HTS Сверхпроводники II типа, что позволяет магнитные поля проникнуть в их интерьер квантованный единиц потока, а это означает, что для подавления сверхпроводимости требуются гораздо более сильные магнитные поля. Слоистая структура также дает направленную зависимость отклика магнитного поля.

Купраты

Смотрите также: Купратный сверхпроводник
Фазовая диаграмма купратных сверхпроводников: их в основном можно разделить на электрон (n) и дыра (p) легированные купраты, как для базовых моделей, описывающих полупроводники. Оба стандартных медных сверхпроводника, YBCO и BSCCO, особенно дырочно легированный.[30]

Купраты представляют собой слоистые материалы, состоящие из сверхпроводящих слоев оксид меди, разделенные разделительными слоями. Купраты обычно имеют структуру, близкую к структуре двухмерного материала. Их сверхпроводящие свойства определяются электронами, движущимися внутри слабосвязанного оксида меди (CuO2) слоев. Соседние слои содержат ионы, такие как лантан, барий, стронций или другие атомы, которые действуют для стабилизации структуры и легирования электронов или дырок на слои оксида меди. Нелегированные «родительские» или «материнские» соединения являются Изоляторы Mott с дальним антиферромагнитным порядком при достаточно низких температурах. не замужем группа Обычно считается, что моделей достаточно для описания электронных свойств.

Купратные сверхпроводники имеют структуру перовскита. Плоскости оксида меди шахматная доска решетки с квадратами O2− ионы с Cu2+ ион в центре каждого квадрата. В ячейка повернут на 45 ° от этих квадратов. Химические формулы сверхпроводящих материалов обычно содержат дробные числа для описания легирования, необходимого для сверхпроводимости. Существует несколько семейств купратных сверхпроводников, и их можно разделить на категории по содержащимся в них элементам и количеству смежных слоев оксида меди в каждом сверхпроводящем блоке. Например, YBCO и BSCCO могут альтернативно называться Y123 и Bi2201 / Bi2212 / Bi2223 в зависимости от количества слоев в каждом сверхпроводящем блоке (п). Было обнаружено, что температура сверхпроводящего перехода достигает максимума при оптимальном значении легирования (п= 0,16) и оптимальное количество слоев в каждом сверхпроводящем блоке, обычно п=3.

Возможные механизмы сверхпроводимости в купратах продолжают оставаться предметом серьезных дискуссий и дальнейших исследований. Выявлены некоторые общие для всех материалов аспекты. Сходства между антиферромагнитный низкотемпературное состояние нелегированных материалов и сверхпроводящее состояние, возникающее при легировании, в первую очередь dИкс2-у2 орбитальное состояние Cu2+ ионов, предполагают, что электрон-электронные взаимодействия более значительны, чем электрон-фононные взаимодействия в купратах, что делает сверхпроводимость нетрадиционной. Недавние работы над Поверхность Ферми показал, что нестинг происходит в четырех точках антиферромагнитного Зона Бриллюэна где существуют спиновые волны и что сверхпроводящая энергетическая щель больше в этих точках. Слабые изотопические эффекты, наблюдаемые для большинства купратов, контрастируют с обычными сверхпроводниками, которые хорошо описываются теорией БКШ.

Сходства и различия свойств дырочно-легированных и электронно-легированных купратов:

  • Наличие псевдощелевой фазы вплоть до оптимального допирования.
  • Различные тенденции на графике Уэмуры, связывающие температуру перехода со сверхтекучей плотностью. Обратный квадрат Лондонская глубина проникновения оказывается пропорциональным критической температуре для большого числа недодопированных купратных сверхпроводников, но константа пропорциональности различна для купратов, легированных дырочками и электронами. Линейный тренд подразумевает, что физика этих материалов сильно двумерна.
  • Универсальная особенность в форме песочных часов в спиновых возбуждениях купратов, измеренная с помощью неупругой дифракции нейтронов.
  • Эффект Нернста проявляется как в сверхпроводящей, так и в псевдощелевой фазах.
Рис. 1. Поверхность Ферми двухслойной BSCCO, рассчитанный (слева) и измеренный ARPES (правильно). Пунктирный прямоугольник представляет первую Зона Бриллюэна.

Электронная структура сверхпроводящих купратов сильно анизотропна (см. Кристаллическую структуру YBCO или BSCCO ). Следовательно Поверхность Ферми ВТСП очень близка к поверхности Ферми легированного CuO2 плоскость (или многоплоскость, в случае многослойных купратов) и может быть представлена ​​в 2D взаимное пространство (или импульсное пространство) CuO2 решетка. Типичная поверхность Ферми в пределах первого CuO2 Зона Бриллюэна схематически изображен на рис. 1 (слева). Его можно вывести из ленточная структура расчеты или измеренные по углу разрешенной фотоэмиссионная спектроскопия (ARPES ). На рис.1 (справа) показана поверхность Ферми BSCCO, измеренная методом ARPES. В широком диапазоне концентраций носителей заряда (уровня легирования), в котором дырочно-легированные ВТСП являются сверхпроводящими, поверхность Ферми имеет дырочный характер (т.е. открыть, как показано на рис. 1). Это приводит к внутренней анизотропии электронных свойств ВТСП.

На основе железа

Основная статья: Сверхпроводник на основе железа
Фазовая диаграмма для высокотемпературных сверхпроводников на основе железа.[31]

Сверхпроводники на основе железа содержат слои утюг и пниктоген -такие как мышьяк или фосфор —Или халькоген. В настоящее время это семейство со второй по величине критической температурой после купратов. Интерес к их сверхпроводящим свойствам начался в 2006 году с открытия сверхпроводимости в LaFePO при 4 К.[32] и привлек к себе гораздо большее внимание в 2008 г. после появления аналогичного материала LaFeAs (O, F)[33] было обнаружено, что он сверхпроводит при температурах до 43 К. под давлением.[34]Самые высокие критические температуры в семействе сверхпроводников на основе железа существуют в тонких пленках FeSe,[35][36][37] где в 2014 г. сообщалось о критической температуре, превышающей 100 К.[38]

С момента первоначальных открытий появилось несколько семейств сверхпроводников на основе железа:

  • LnFeAs (O, F) или LnFeAsO1-х (Ln = лантаноид) с Тc до 56 К, именуется 1111 материалами.[5] А фторид впоследствии был обнаружен вариант этих материалов с похожими Тc ценности.[39]
  • (Ba, K) Fe2Так как2 и родственные материалы с парами слоев арсенида железа, обозначаемые как 122 соединения. Тc диапазон значений до 38 К.[40][41] Эти материалы также становятся сверхпроводниками при замене железа на кобальт.
  • LiFeAs и NaFeAs с Тc примерно до 20 К. Эти материалы обладают сверхпроводимостью, близкой к стехиометрической, и относятся к 111 соединениям.[42][43][44]
  • FeSe с малым вылетомстехиометрия или теллур допинг.[45]

Большинство нелегированных сверхпроводников на основе железа демонстрируют тетрагонально-орторомбический структурный фазовый переход, за которым при более низкой температуре следует магнитное упорядочение, подобное купратным сверхпроводникам.[46] Однако они - плохие металлы, а не изоляторы Мотта, и имеют пять группы на Поверхность Ферми а не один.[31] Фазовая диаграмма, возникающая при легировании слоев арсенида железа, удивительно похожа: сверхпроводящая фаза близка к магнитной фазе или перекрывает ее. Веские доказательства того, что Тc значение меняется в зависимости от валентных углов As-Fe-As, и показывает, что оптимальные Тc значение получается с неискаженными FeAs4 тетраэдры.[47] Симметрия волновой функции спаривания все еще широко обсуждается, но s-волновой сценарий в настоящее время является предпочтительным.

Диборид магния

Диборид магния иногда называют высокотемпературным сверхпроводником[48] потому что это Тc значение 39 К выше исторически ожидаемого для БКС сверхпроводники. Однако, как правило, он считается самым высоким.Тc обычный сверхпроводник, увеличенный Тc в результате двух отдельных полос, присутствующих на Уровень Ферми.

Фуллерид сверхпроводники[49] где атомы щелочных металлов интеркалированы в C60 молекулы проявляют сверхпроводимость при температурах до 38 К для Cs3C60.[50]

Магнитные свойства

Всем известные высокие-Тc сверхпроводники - это сверхпроводники второго типа. В отличие от Сверхпроводники типа I, которые вытесняют все магнитные поля из-за Эффект Мейснера, Сверхпроводники типа II позволяют магнитным полям проникать внутрь в квантованных единицах потока, создавая «дыры» или «трубки» нормальный металлик области в сверхпроводящем объеме, называемые вихри. Следовательно, высокие-Тc сверхпроводники могут выдерживать гораздо более сильные магнитные поля.

Купраты

Смотрите также: купрат

Структура купраты которые являются сверхпроводниками, часто тесно связаны с перовскит структура, и структура этих соединений была описана как искаженная, недостаток кислорода многослойная структура перовскита. Одним из свойств кристаллической структуры оксидных сверхпроводников является перемежающийся многослойный CuO2 плоскости со сверхпроводимостью между этими слоями. Чем больше слоев CuO2, выше Тc. Эта структура вызывает большую анизотропию нормальных проводящих и сверхпроводящих свойств, поскольку электрические токи переносятся дырками, индуцированными в кислородных узлах CuO2 листы. Электропроводность сильно анизотропна, с гораздо более высокой проводимостью, параллельной CuO.2 плоскости, чем в перпендикулярном направлении. Обычно критические температуры зависят от химического состава, замещения катионов и содержания кислорода. Их можно классифицировать как супер полосы; т.е. частные реализации сверхрешеток на атомном пределе, состоящие из сверхпроводящих атомных слоев, проводов, точек, разделенных разделительными слоями, что дает многозонную и многощелевую сверхпроводимость.

Купрат бария и иттрия

Элементарная ячейка для купрата бария и иттрия (YBCO)

Купрат бария и иттрия, YBa2Cu3О7-х (или Y123), был первым сверхпроводником, обнаруженным выше жидкий азот точка кипения. На каждый атом иттрия приходится два атома бария. Соотношение трех различных металлов в YBa2Cu3О7 сверхпроводники находятся в мольном отношении от 1 до 2 до 3 для иттрия, бария и меди, соответственно: этот конкретный сверхпроводник также часто упоминается как сверхпроводник 123.

Элементарная ячейка YBa2Cu3О7 состоит из трех элементарных ячеек перовскита, который является псевдокубическим, почти орторомбический. Остальные сверхпроводящие купраты имеют другую структуру: они имеют четырехугольный Каждая ячейка перовскита содержит атом Y или Ba в центре: Ba в нижней элементарной ячейке, Y в средней и Ba в верхней элементарной ячейке. Таким образом, Y и Ba укладываются в последовательность [Ba – Y – Ba] вдоль оси c. Все угловые позиции элементарной ячейки заняты Cu, который имеет две разные координации, Cu (1) и Cu (2), по отношению к кислороду. Есть четыре возможных кристаллографических сайта для кислорода: O (1), O (2), O (3) и O (4).[51] Координационные полиэдры Y и Ba по отношению к кислороду различны. Утроение элементарной ячейки перовскита приводит к девяти атомам кислорода, тогда как YBa2Cu3О7 имеет семь атомов кислорода и поэтому называется структурой перовскита с дефицитом кислорода. Структура состоит из нескольких слоев: (CuO) (BaO) (CuO2) (Y) (CuO2) (BaO) (CuO). Одна из ключевых особенностей элементарной ячейки YBa2Cu3О7-х (YBCO) - наличие двух слоев CuO2. Роль плоскости Y - служить прокладкой между двумя CuO2 самолеты. В YBCO цепи Cu – O, как известно, играют важную роль в сверхпроводимости. Тc максимальна около 92 К, когда Икс ≈ 0,15 и структура ромбическая. Сверхпроводимость исчезает при Икс ≈ 0,6, где структурное превращение YBCO происходит от орторомбической к тетрагональной.[52]

Другие купраты

Кристаллическая решетка купрата висмута и стронция (BSCCO )

Получение других купратов сложнее препарата YBCO. Они также имеют другую кристаллическую структуру: они четырехугольный где YBCO ромбический Проблемы в этих сверхпроводниках возникают из-за существования трех или более фаз, имеющих аналогичную слоистую структуру. Более того, кристаллическая структура других протестированных купратных сверхпроводников очень похожа.[53] Как и YBCO, особенность типа перовскита и наличие простых оксид меди (CuO2) слои также существуют в этих сверхпроводниках. Однако, в отличие от YBCO, цепочки Cu – O в этих сверхпроводниках отсутствуют. Сверхпроводник YBCO имеет орторомбическую структуру, в то время как другой высоко-Тc сверхпроводники имеют тетрагональную структуру.

Существует три основных класса сверхпроводящих купратов: на основе висмута, на основе таллия и на основе ртути.

Второй по практическому значению купрат в настоящее время BSCCO, соединение Bi – Sr – Ca-Cu-O. Содержание висмут и стронций создает некоторые химические проблемы. Он имеет три сверхпроводящие фазы, образующие гомологичный ряд, как Bi2Sr2Caп−1CuпО4+2п+Икс (п= 1, 2 и 3). Этими тремя фазами являются Bi-2201, Bi-2212 и Bi-2223, имеющие температуры перехода 20, 85 и 110 K соответственно, где система нумерации представляет количество атомов для Bi, Sr, Ca и Cu соответственно.[54] Две фазы имеют тетрагональную структуру, состоящую из двух кристаллографических элементарных ячеек со сдвигом. Элементарная ячейка этих фаз имеет двойные плоскости Bi – O, которые уложены друг на друга таким образом, что атом Bi одной плоскости находится ниже атома кислорода следующей последующей плоскости. Атом Ca образует слой внутри CuO2 слои как в Bi-2212, так и в Bi-2223; в фазе Bi-2201 отсутствует слой Ca. Эти три фазы отличаются друг от друга количеством купратных плоскостей; Фазы Bi-2201, Bi-2212 и Bi-2223 содержат одну, две и три CuO2 самолеты соответственно. В c осевые постоянные решетки этих фаз возрастают с увеличением числа купратных плоскостей (см. таблицу ниже). Координация атома Cu различна в трех фазах. Атом Cu образует октаэдрическую координацию по отношению к атомам кислорода в фазе 2201, тогда как в 2212 году атом Cu окружен пятью атомами кислорода в пирамидальном расположении. В структуре 2223 Cu имеет две координации по отношению к кислороду: один атом Cu связан с четырьмя атомами кислорода в квадратной плоской конфигурации, а другой атом Cu координирован с пятью атомами кислорода в пирамидальном расположении.[55]

Купрат Tl – Ba – Ca: Первая серия сверхпроводника на основе Tl, содержащего один слой Tl – O, имеет общую формулу TlBa2Caп-1CuпО2п+3,[56] тогда как вторая серия, содержащая два слоя Tl – O, имеет формулу Tl2Ба2Caп-1CuпО2п+4 с участием п = 1, 2 и 3. В структуре Tl2Ба2CuO6 (Tl-2201) имеется один CuO2 слой с последовательностью укладки (Tl – O) (Tl – O) (Ba – O) (Cu – O) (Ba – O) (Tl – O) (Tl – O). В ТЛ2Ба2CaCu2О8 (Tl-2212) есть два слоя Cu – O со слоем Ca между ними. Подобно Tl2Ба2CuO6 В структуре Tl – O слои присутствуют вне слоев Ba – O. В ТЛ2Ба2Ca2Cu3О10 (Tl-2223) имеется три CuO2 слои, включающие слои Ca между каждым из них. В сверхпроводниках на основе Tl Тc возрастает с увеличением CuO2 слои. Однако ценность Тc уменьшается после четырех CuO2 слои в TlBa2Caп-1CuпО2п+3, а в Tl2Ба2Caп-1CuпО2п+4 соединения, она уменьшается после трех CuO2 слои.[57]

Купрат Hg – Ba – Ca Кристаллическая структура HgBa2CuO4 (Hg-1201),[58] HgBa2CaCu2О6 (Hg-1212) и HgBa2Ca2Cu3О8 (Hg-1223) аналогичен таковому у Tl-1201, Tl-1212 и Tl-1223, с Hg вместо Tl. Примечательно, что Тc соединения Hg (Hg-1201), содержащего один CuO2 слой намного больше по сравнению с одним CuO2-слойное соединение таллия (Tl-1201). В сверхпроводнике на основе Hg Тc также обнаружено, что рост CuO2 слой увеличивается. Для Hg-1201, Hg-1212 и Hg-1223 значения Тc составляют 94, 128 и рекордное значение при атмосферном давлении 134 К,[59] соответственно, как показано в таблице ниже. Наблюдение, что Тc Hg-1223 увеличивается до 153 K под высоким давлением, что указывает на то, что Тc этого соединения очень чувствительно к структуре соединения.[60]

Температура сверхпроводимости, кристаллическая структура и постоянные решетки некоторых купратных сверхпроводников
имяФормулаТемпература (K)Количество плоскостей CuO2
в элементарной ячейке		Кристальная структура
Y-123YBa2Cu3О7922Орторомбический
Би-2201Би2Sr2CuO6201Тетрагональный
Би-2212Би2Sr2CaCu2О8852Тетрагональный
Би-2223Би2Sr2Ca2Cu3О101103Тетрагональный
Tl-2201Tl2Ба2CuO6801Тетрагональный
TL-2212Tl2Ба2CaCu2О81082Тетрагональный
TL-2223Tl2Ба2Ca2Cu3О101253Тетрагональный
TL-1234TlBa2Ca3Cu4О111224Тетрагональный
Hg-1201HgBa2CuO4941Тетрагональный
Hg-1212HgBa2CaCu2О61282Тетрагональный
Hg-1223HgBa2Ca2Cu3О81343Тетрагональный

Подготовка и изготовление

Самый простой метод получения керамических сверхпроводников - это термохимическая реакция в твердом состоянии, включающая смешение, прокаливание и спекание. Соответствующие количества порошков прекурсоров, обычно оксидов и карбонатов, тщательно перемешивают с использованием Шаровая мельница. Процессы химии растворов, такие как соосаждение, сублимационной сушки и золь-гель методы - альтернативные способы приготовления однородной смеси. Эти порошки кальцинированный в диапазоне температур от 800 ° С до 950 ° С в течение нескольких часов. Порошки охлаждаются, перетираются и снова кальцинируются. Этот процесс повторяется несколько раз, чтобы получить однородный материал. Затем порошки прессуют в таблетки и спекают. Среда спекания, такая как температура, время отжига, атмосфера и скорость охлаждения, играют очень важную роль в получении хороших высоких температур.Тc сверхпроводящие материалы. YBa2Cu3О7−Икс соединение получают прокаливанием и спеканием гомогенной смеси Y2О3, BaCO3 и CuO в соответствующем атомном соотношении. Прокаливание проводится при 900–950 ° C, а спекание - при 950 ° C в атмосфере кислорода. Стехиометрия кислорода в этом материале очень важна для получения сверхпроводящего YBa.2Cu3О7−Икс соединение. Во время спекания полупроводниковый тетрагональный YBa2Cu3О6 образуется соединение, которое при медленном охлаждении в атмосфере кислорода превращается в сверхпроводящий YBa2Cu3О7−Икс. Поглощение и потеря кислорода обратимы в YBa.2Cu3О7−x. Полностью оксигенированный орторомбический YBa2Cu3О7−Икс может быть преобразован в тетрагональный YBa2Cu3О6 нагреванием в вакууме при температуре выше 700 ° C.[52]

Получение высокоактивных соединений на основе Bi, Tl и Hg.Тc сверхпроводники сложнее, чем приготовление YBCO. Проблемы в этих сверхпроводниках возникают из-за существования трех или более фаз, имеющих аналогичную слоистую структуру. Таким образом, во время синтеза возникают синтаксические срастания и дефекты, такие как дефекты упаковки, и становится трудно изолировать одну сверхпроводящую фазу. Для Bi – Sr – Ca – Cu – O относительно просто приготовить Bi-2212 (Тc ≈ 85 K) фазы, тогда как приготовить одну фазу Bi-2223 (Тc ≈ 110 К). Фаза Bi-2212 появляется только через несколько часов спекания при 860–870 ° C, но большая часть фазы Bi-2223 образуется после продолжительного времени реакции, более недели при 870 ° C.[55] Хотя было обнаружено, что замещение Pb в соединении Bi – Sr – Ca – Cu – O способствует росту высокихТc фаза[61] по-прежнему требуется длительное время спекания.

Текущее исследование

Вопрос о том, как возникает сверхпроводимость в высокотемпературных сверхпроводниках, является одной из основных нерешенных проблем теоретической науки. физика конденсированного состояния. Механизм, который заставляет электроны в этих кристаллах образовывать пары, неизвестен. Несмотря на интенсивные исследования и многообещающие выводы, объяснение до сих пор ускользает от ученых. Одна из причин этого заключается в том, что рассматриваемые материалы обычно представляют собой очень сложные многослойные кристаллы (например, BSCCO ), что затрудняет теоретическое моделирование.

Улучшение качества и разнообразия образцов также вызывает значительные исследования, как с целью улучшения характеристик физических свойств существующих соединений, так и для синтеза новых материалов, часто с надеждой на улучшение Тc. Технологические исследования сосредоточены на производстве HTS-материалов в достаточных количествах, чтобы их использование было экономически целесообразным, и оптимизации их свойств в отношении Приложения.[62]

Теоретические модели

Существуют две репрезентативные теории высокой температуры или нетрадиционная сверхпроводимость. В первую очередь, теория слабой связи предполагает, что сверхпроводимость возникает из-за антиферромагнитных спиновых флуктуаций в легированной системе.[63] Согласно этой теории, волновая функция спаривания купратных ВТСП должна иметь dИкс2-у2 симметрия. Таким образом, определяя, имеет ли волновая функция спаривания d-волновая симметрия необходима для проверки механизма спиновых флуктуаций. То есть, если параметр порядка ВТСП (волновая функция спаривания) не имеет d-волновой симметрии, то можно исключить механизм спаривания, связанный со спиновыми флуктуациями. (Аналогичные аргументы можно привести и в отношении сверхпроводников на основе железа, но различные свойства материала допускают различную симметрию спаривания.) Во-вторых, это было модель межслойной связи, согласно которому слоистая структура, состоящая из БКШ-типа (s-волновая симметрия) сверхпроводники могут усиливать сверхпроводимость сами по себе.[64] Вводя дополнительное туннельное взаимодействие между каждым слоем, эта модель успешно объяснила анизотропную симметрию параметра порядка, а также возникновение ВТСП. Таким образом, чтобы решить эту нерешенную проблему, было проведено множество экспериментов, таких как фотоэмиссионная спектроскопия, ЯМР, удельная теплоемкость измерения и т. д. На сегодняшний день результаты были неоднозначными, некоторые отчеты подтверждали d симметрия для HTS, тогда как другие поддерживали s симметрия. Эта мутная ситуация, возможно, возникла из-за косвенного характера экспериментальных данных, а также из-за экспериментальных проблем, таких как качество образца, примесное рассеяние, двойникование и т. Д.

Это резюме делает неявное предположение: сверхпроводящие свойства можно рассматривать как теория среднего поля. Также не упоминается, что помимо сверхпроводящей щели есть вторая щель, псевдощель. Слои купратов являются изолирующими, а сверхпроводники легированы межслойными примесями, чтобы сделать их металлическими. Температуру сверхпроводящего перехода можно максимизировать, варьируя присадка концентрация. Самый простой пример - La2CuO4, состоящие из чередующихся CuO2 и слои LaO, которые в чистом виде являются изолирующими. Когда 8% La заменяется на Sr, последний действует как присадки, вносящие дыры в CuO2 слоев, и сделать образец металлическим. Примеси Sr также действуют как электронные мостики, обеспечивая межслойное взаимодействие. Исходя из этой картины, некоторые теории утверждают, что основным парным взаимодействием по-прежнему является взаимодействие с фононы, как и в обычных сверхпроводниках с Куперовские пары. В то время как нелегированные материалы являются антиферромагнитными, даже несколько процентов примесных примесей создают меньшую псевдощель в CuO2 самолетов, что также вызвано фононы. Щель уменьшается с увеличением носителей заряда, и по мере приближения к сверхпроводящей щели последняя достигает своего максимума. Причина высокой температуры перехода, как утверждается, связана с перколяционным поведением носителей - носители следуют зигзагообразным перколяционным путям, в основном в металлических доменах в CuO2 самолеты, пока не заблокированы волной плотности заряда доменные стены, где они используют легирующие перемычки для перехода к металлической области соседнего CuO2 самолет. Максимумы температуры перехода достигаются, когда решетка-основа имеет слабые силы изгиба связей, которые вызывают сильные электрон-фононные взаимодействия на межслоевых добавках.[65]

D-симметрия в YBCO

S-магнит, парящий над высокотемпературным охлаждаемым жидкий азот: это случай Эффект Мейснера.

Эксперимент по квантованию потока трехзеренного кольца YBa.2Cu3О7 (YBCO) был предложен для проверки симметрии параметра порядка в ВТСП. Симметрию параметра порядка лучше всего исследовать на границе перехода, когда куперовские пары туннелируют через джозефсоновский переход или слабую связь.[66] Ожидалось, что полуцелый поток, то есть спонтанное намагничивание, может возникнуть только для перехода d симметрия сверхпроводников. Но, даже если эксперимент с переходами - самый надежный метод определения симметрии параметра порядка ВТСП, результаты были неоднозначными. J. R. Kirtley и C. C. Tsuei посчитали, что неоднозначные результаты были вызваны дефектами внутри HTS, поэтому они разработали эксперимент, в котором одновременно учитывались как чистый предел (отсутствие дефектов), так и грязный предел (максимальные дефекты).[67] В эксперименте явно наблюдалась спонтанная намагниченность в YBCO, что поддерживало d симметрия параметра порядка в YBCO. Но поскольку YBCO является ромбическим, он может иметь примесь s симметрия. Таким образом, при дальнейшей настройке своей техники они обнаружили, что есть примесь s симметрия в YBCO в пределах около 3%.[68] Кроме того, они обнаружили, что был чистый dИкс2-у2 Симметрия параметра порядка в тетрагональном Tl2Ба2CuO6.[69]

Спин-флуктуационный механизм

Основная статья: Теория резонирующей валентной связи

Несмотря на все эти годы, механизм высокогоТc сверхпроводимость по-прежнему вызывает большие споры, в основном из-за отсутствия точных теоретических расчетов таких сильно взаимодействующих электронных систем. Однако самые строгие теоретические расчеты, включая феноменологический и схематический подходы, сходятся на магнитных флуктуациях как механизме спаривания для этих систем. Качественное объяснение таково:

В сверхпроводнике поток электронов не может быть разделен на отдельные электроны, а вместо этого состоит из множества пар связанных электронов, называемых куперовскими парами. В обычных сверхпроводниках эти пары образуются, когда электрон, движущийся через материал, искажает окружающую кристаллическую решетку, которая, в свою очередь, притягивает другой электрон и образует связанную пару. Иногда это называют эффектом «водяной кровати». Каждая куперовская пара требует определенного минимума энергии для смещения, и если тепловые флуктуации в кристаллической решетке меньше этой энергии, пара может течь без рассеивания энергии. Эта способность электронов течь без сопротивления приводит к сверхпроводимости.

В высокомТc В сверхпроводнике механизм очень похож на обычный сверхпроводник, за исключением того, что в этом случае фононы практически не играют никакой роли и их роль заменяется волнами спиновой плотности. Так же, как все известные обычные сверхпроводники являются сильными фононными системами, все известные высокопроизводительныеТc сверхпроводники - это сильные системы волн спиновой плотности, находящиеся в непосредственной близости от магнитного перехода, например, к антиферромагнетику. Когда электрон движется вТc сверхпроводник, его спин создает вокруг него волну спиновой плотности. Эта волна спиновой плотности, в свою очередь, заставляет соседний электрон упасть в спиновую депрессию, созданную первым электроном (снова эффект водяного слоя). Таким образом, снова образуется куперовская пара. Когда температура системы понижается, создается больше волн спиновой плотности и куперовских пар, что в конечном итоге приводит к сверхпроводимости. Обратите внимание, что вТc системы, поскольку эти системы являются магнитными системами из-за кулоновского взаимодействия, существует сильное кулоновское отталкивание между электронами. Это кулоновское отталкивание предотвращает спаривание куперовских пар на одном узле решетки. В результате спаривание электронов происходит в ближайших узлах решетки. Это так называемый d-волновая пара, где состояние спаривания имеет узел (ноль) в начале координат.

Примеры

Основная статья: Список сверхпроводников

Примеры высокихТc купратные сверхпроводники включают YBCO и BSCCO, которые являются наиболее известными материалами, обладающими сверхпроводимостью выше точки кипения жидкого азота.

Температуры большинства практичных сверхпроводников и хладагентов при обычных давлениях
Температура переходаПредметТип материала
195K (-78 ° С)Сухой лед (углекислый газ) - сублимацияОхлаждающая жидкость
184 К (-89 ° С)Самая низкая температура, зарегистрированная на ЗемлеОхлаждающая жидкость
110 К (-163 ° С)BSCCOКупратные сверхпроводники
93 К (-180 ° С)YBCO
77 К (-196 ° С)Азот - кипячениеОхлаждающая жидкость
55 К (−218 ° С)SmFeAs (O, F)Сверхпроводники на основе железа
41 К (−232 ° С)CeFeAs (O, F)
26 К (-247 ° С)LaFeAs (O, F)
18 К (-255 ° С)Nb3SnМеталлические низкотемпературные сверхпроводники
3 К (−270 ° С)Гелий - кипячениеОхлаждающая жидкость
3 К (−270 ° С)Hg (Меркурий: первый обнаруженный СК)Металлические низкотемпературные сверхпроводники

Смотрите также

  • Купер пара - Пара электронов (или других фермионов), связанных вместе при низких температурах определенным образом, который отвечает за сверхпроводимость, как описано в теории БКШ.
  • Прокачка флюса - Процесс намагничивания сверхпроводников
  • Макроскопические квантовые явления - Процессы, демонстрирующие квантовое поведение в макроскопическом масштабе, а не в атомном масштабе, где преобладают квантовые эффекты; Квантовая когерентность макроскопического масштаба приводит к макроскопическим квантовым явлениям
  • Смешанная проводимость
  • Псевдощель - Состояние, при котором поверхность Ферми имеет частичную запрещенную зону в физике конденсированного состояния.
  • КАЛЬМАР
  • Полоски - Фаза нарушения симметрии, способствующая возникновению сверхпроводящего или сверхтекучего порядка
  • Сверхпроводящий провод - Провода с нулевым сопротивлением
  • Классификация сверхпроводников - Различные типы сверхпроводников
  • Купратные сверхпроводники - Тип высокотемпературного сверхпроводника

использованная литература

  1. ^ Тиммер, Джон (май 2011 г.). «Спустя 25 лет поиск сверхпроводников с более высокими температурами продолжается». Ars Technica. В архиве из оригинала 4 марта 2012 г.. Получено 2 марта 2012.
  2. ^ Плакида, Н. (2010). Высокотемпературные купратные сверхпроводники. Серия Спрингера в науках о твердом теле. Springer. п. 480. ISBN  9783642126321.
  3. ^ а б Сондерс, П. Дж. Форд; Г. А. (2005). Рост сверхпроводников. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  9780748407729.
  4. ^ Чой, Чарльз К. «Новый железный век: новый класс сверхпроводников может помочь раскрыть загадочную физику». Scientific American. Получено 25 октября 2019.
  5. ^ а б Рен, Чжи-Ан; Че, Гуан-Цань; Дун, Сяо-Ли; Ян, Цзе; Лу, Вэй; Йи, Вэй; Шэнь, Сяо-Ли; Ли, Чжэн-Цай; Сунь, Ли-Линг; Чжоу, Фанг; Чжао, Чжун-Сянь (2008). «Сверхпроводимость и фазовая диаграмма в оксидах мышьяка на основе железа ReFeAsO1 − δ (Re = редкоземельный металл) без легирования фтором». EPL. 83 (1): 17002. arXiv:0804.2582. Bibcode:2008ЭЛ ..... 8317002Р. Дои:10.1209/0295-5075/83/17002. S2CID  96240327.
  6. ^ Bednorz, J. G .; Мюллер, К. А. (1986). "Возможный высокий ТC сверхпроводимость в системе Ba-La-Cu-O ». Zeitschrift für Physik B. 64 (2): 189–193. Bibcode:1986ZPhyB..64..189B. Дои:10.1007 / BF01303701. S2CID  118314311.
  7. ^ Нобелевская премия по физике 1987 года: Й. Георг Беднорц, К. Алекс Мюллер. В архиве 19 сентября 2008 г. Wayback Machine. Nobelprize.org. Проверено 19 апреля 2012 года.
  8. ^ а б Нисбетт, Алек (продюсер) (1988). Сверхпроводник: гонка за призом (Телевизионный эпизод).
  9. ^ Мурачкин, А. (2004). Сверхпроводимость при комнатной температуре. (Cambridge International Science Publishing, Кембридж. С. cond – mat / 0606187. arXiv:cond-mat / 0606187. Bibcode:2006 второй мат..6187M. ISBN  978-1-904602-27-9.
  10. ^ Стюарт Вольф и Владимир З. Кресин, редакторы, New Superconductivity, Springer (октябрь 1987 г.)
  11. ^ Танака, Сёдзи (2001). «Высокотемпературная сверхпроводимость: история и перспективы» (PDF). JSAP International. В архиве (PDF) из оригинала 16 августа 2012 г.. Получено 2 марта 2012.
  12. ^ Андерсон, Филипп (1987). «Состояние резонирующей валентной связи в la-2CuO-4 и сверхпроводимость». Наука. 235 (4793): 1196–1198. Bibcode:1987Научный ... 235.1196A. Дои:10.1126 / science.235.4793.1196. PMID  17818979. S2CID  28146486.
  13. ^ Bickers, N.E .; Скалапино, Д. Дж .; Скалеттар Р. Т. (1987). «CDW и SDW опосредованные парные взаимодействия». Int. J. Mod. Phys. B. 1 (3n04): 687–695. Bibcode:1987IJMPB ... 1..687B. Дои:10.1142 / S0217979287001079.
  14. ^ Инуи, Масахико; Доних, Себастьян; Хиршфельд, Питер Дж .; Рукенштейн, Андрей Е .; Zhao, Z .; Ян, Q .; Ni, Y .; Лю, Г. (1988). «Сосуществование антиферромагнетизма и сверхпроводимости в теории среднего поля высокотемпературных сверхпроводников». Phys. Ред. B. 37 (10): 5182–5185. Bibcode:1988ПхРвБ..37.5182Д. Дои:10.1103 / PhysRevB.37.5182. PMID  9943697. Архивировано из оригинал 3 июля 2013 г.
  15. ^ Гро, Клавдий; Poilblanc, Дидье; Райс, Т. Морис; Чжан Ф. С. (1988). «Сверхпроводимость в коррелированных волновых функциях». Physica C. 153–155: 543–548. Bibcode:1988PhyC..153..543G. Дои:10.1016/0921-4534(88)90715-0.
  16. ^ Котляр, Габриэль; Лю, Цзялинь (1988). «Суперобменный механизм и d-волновая сверхпроводимость». Физический обзор B. 38 (7): 5142–5145. Bibcode:1988ПхРвБ..38.5142К. Дои:10.1103 / PhysRevB.38.5142. PMID  9946940.
  17. ^ Шиллинг, А .; Cantoni, M .; Guo, J. D .; Отт, Х. Р. (1993). «Сверхпроводимость в системе Hg-Ba-Ca-Cu-O». Природа. 363 (6424): 56–58. Bibcode:1993Натура.363 ... 56С. Дои:10.1038 / 363056a0. S2CID  4328716.
  18. ^ Дроздов, А.П .; Kong, P.P .; Миньков, В. С .; Беседин, С. П .; Кузовников, М. А .; Mozaffari, S .; Balicas, L .; Балакирев, Ф. Ф .; Graf, D. E .; Пракапенка, В. Б .; Greenberg, E .; Князев, Д. А .; Ткач, М .; Еремец М.И. (2019). «Сверхпроводимость при 250 К в гидриде лантана при высоких давлениях». Природа. 569 (7757): 528–531. arXiv:1812.01561. Дои:10.1038 / с41586-019-1201-8. PMID  31118520. S2CID  119231000.
  19. ^ Далла Пьяцца, Б. Mourigal, M .; Christensen, N.B .; Nilsen, G.J .; Tregenna-Piggott, P .; Perring, T. G .; Enderle, M .; МакМорроу, Д. Ф .; Иванов, Д. А .; Рённов, Х. М. (2015). «Дробные возбуждения в квантовом антиферромагнетике с квадратной решеткой». Природа Физика. 11 (1): 62–68. arXiv:1501.01767. Bibcode:2015НатФ..11 ... 62Д. Дои:10.1038 / nphys3172. ЧВК  4340518. PMID  25729400.
  20. ^ «Как расщепляются электроны: новое свидетельство экзотического поведения». Nanowerk. École Polytechnique Fédérale de Lausanne. 23 декабря 2014 г. В архиве из оригинала 23 декабря 2014 г.. Получено 23 декабря 2014.
  21. ^ Снайдер, Эллиот; Дасенброк-Гаммон, Натан; Макбрайд, Раймонд; Дебессай, Мэтью; Виндана, Хиранья; Венкатасами, Кевин; Лоулер, Кейт V .; Саламат, Ашкан; Диас, Ранга П. (октябрь 2020 г.). «Комнатная сверхпроводимость в углеродсодержащем серогидриде». Природа. 586 (7829): 373–377. Дои:10.1038 / s41586-020-2801-z. ISSN  1476-4687.
  22. ^ Дроздов, А.П .; Еремец, М. И .; Троян, И.А .; Ксенофонтов, В .; Шилин, С. И. (сентябрь 2015 г.). «Обычная сверхпроводимость при 203 кельвина при высоких давлениях в системе гидрида серы». Природа. 525 (7567): 73–76. arXiv:1506.08190. Дои:10.1038 / природа14964. ISSN  0028-0836. S2CID  4468914.
  23. ^ а б «Примеры сверхпроводимости». hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Получено 14 июн 2020.
  24. ^ Flükiger, R .; Hariharan, S. Y .; Küntzler, R .; Luo, H.L .; Weiss, F .; Wolf, T .; Xu, J.Q. (1994), Flükiger, R .; Клозе, В. (ред.), «Nb-Ti», Nb-H - Nb-Zr, Nd - Np, Берлин / Гейдельберг: Springer-Verlag, 21b2, стр. 222–229, Дои:10.1007/10423690_53, ISBN  978-3-540-57541-2, получено 14 июн 2020
  25. ^ а б Киттель, Чарльз. (1996). Введение в физику твердого тела (7-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN  0-471-11181-3. OCLC  32468930.
  26. ^ Норман, Майкл Р. (2008). «Тренд: высокотемпературная сверхпроводимость в пниктидах железа». Физика. 1 (21): 21. Bibcode:2008PhyOJ ... 1 ... 21N. Дои:10.1103 / Физика.1.21.
  27. ^ «Высокотемпературная сверхпроводимость: купраты». Группа Деверо. Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 15 июня 2010 г.. Получено 30 марта 2012.
  28. ^ Graser, S .; Hirschfeld, P.J .; Копп, Т .; Gutser, R .; Андерсен, Б. М .; Маннхарт, Дж. (27 июня 2010 г.). «Как границы зерен ограничивают сверхтоки в высокотемпературных сверхпроводниках». Природа Физика. 6 (8): 609–614. arXiv:0912.4191. Bibcode:2010НатФ ... 6..609Г. Дои:10.1038 / nphys1687.
  29. ^ Sanna, S .; Аллоди, Г .; Concas, G .; Hillier, A .; Ренци, Р. (2004). «Наноскопическое сосуществование магнетизма и сверхпроводимости в YBa.2Cu3О6 + х Обнаружен вращением спина мюона ». Письма с физическими проверками. 93 (20): 207001. arXiv:cond-mat / 0403608. Bibcode:2004ПхРвЛ..93т7001С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.93.207001. PMID  15600957. S2CID  34327069.
  30. ^ К. Хартингер. «DFG FG 538 - Зависимость от легирования фазовых переходов и явления упорядочения в купратных сверхпроводниках». Wmi.badw-muenchen.de. В архиве из оригинала 27 декабря 2008 г.. Получено 29 октября 2009.
  31. ^ а б Кордюк, А.А. (2012). «Сверхпроводники на основе железа: магнетизм, сверхпроводимость и электронная структура (обзорная статья)» (PDF). Низкая температура. Phys. 38 (9): 888–899. arXiv:1209.0140. Bibcode:2012LTP .... 38..888K. Дои:10.1063/1.4752092. S2CID  117139280. В архиве (PDF) из оригинала 11 мая 2015 г.
  32. ^ Kamihara, Y; Hiramatsu, H; Хирано, М; Кавамура, Р. Янаги, H; Камия, Т; Хосоно, Х (2006). «Слоистый сверхпроводник на основе железа: LaOFeP». Журнал Американского химического общества. 128 (31): 10012–10013. Дои:10.1021 / ja063355c. PMID  16881620.
  33. ^ Kamihara, Y; Ватанабэ, Т; Хирано, М; Хосоно, Х (2008). "Слоистый сверхпроводник на основе железа La [O1-хFИкс] FeAs (x = 0,05–0,12) с Тc = 26 К ". Журнал Американского химического общества. 130 (11): 3296–3297. Дои:10.1021 / ja800073m. PMID  18293989.
  34. ^ Такахаши, H; Игава, К; Арий, К; Kamihara, Y; Хирано, М; Хосоно, Х (2008). «Сверхпроводимость при 43 К в слоистом соединении на основе железа LaO1-ИксFИксFeAs ». Природа. 453 (7193): 376–378. Bibcode:2008Натура.453..376Т. Дои:10.1038 / природа06972. PMID  18432191. S2CID  498756.
  35. ^ Ван, Цин-Ян; Ли, Чжи; Чжан, Вэнь-Хао; Чжан, Цзо-Чэн; Чжан, Цзинь-Сун; Ли, Вэй; Дин, Хао; Оу, Юн-Бо; Дэн, Пэн; Чанг, Кай; Вен, Цзин; Песня, Кан-Ли; Он, Кэ; Цзя, Цзинь-Фэн; Цзи, Шуай-Хуа; Ван, Я-Ю; Ван, Ли-Ли; Чен, Си; Ма, Сюй-Цунь; Сюэ, Ци-Кун (2012). «Вызванная интерфейсом высокотемпературная сверхпроводимость в пленках FeSe с одной элементарной ячейкой на SrTiO3". Подбородок. Phys. Латыш. 29 (3): 037402. arXiv:1201.5694. Bibcode:2012ЧФЛ..29c7402W. Дои:10.1088 / 0256-307X / 29/3/037402. S2CID  3858973.
  36. ^ Лю, Дефа; Чжан, Вэньхао; Моу, Дайсян; Он, Цзюньфэн; Оу, Юн-Бо; Ван, Цин-Ян; Ли, Чжи; Ван, Лили; Чжао, Линь; Он, Шаолун; Пэн, Иньин; Лю, Сюй; Чен, Чаоюй; Ю, Ли; Лю, Годун; Донг, Сяоли; Чжан, Цзюнь; Чен, Чжуантьян; Сюй, Зуянь; Ху, Цзянпин; Чен, Си; Ма, Сюцунь; Сюэ, Цикунь; Чжоу, X.J. (2012). «Электронное происхождение высокотемпературной сверхпроводимости в однослойном сверхпроводнике FeSe». Nat. Сообщество. 3 (931): 931. arXiv:1202.5849. Bibcode:2012 НатКо ... 3E.931L. Дои:10.1038 / ncomms1946. PMID  22760630. S2CID  36598762.
  37. ^ Он, Шаолун; Он, Цзюньфэн; Чжан, Вэньхао; Чжао, Линь; Лю, Дефа; Лю, Сюй; Моу, Дайсян; Оу, Юн-Бо; Ван, Цин-Ян; Ли, Чжи; Ван, Лили; Пэн, Иньин; Лю, Ян; Чен, Чаоюй; Ю, Ли; Лю, Годун; Донг, Сяоли; Чжан, Цзюнь; Чен, Чжуантьян; Сюй, Зуянь; Чен, Си; Ма, Сюцунь; Сюэ, Цикунь; Чжоу, X. J. (2013). «Фазовая диаграмма и электронная индикация высокотемпературной сверхпроводимости при 65 К в однослойных пленках FeSe». Nat. Матер. 12 (7): 605–610. arXiv:1207.6823. Bibcode:2013НатМа..12..605H. Дои:10.1038 / NMAT3648. PMID  23708329.
  38. ^ Цзянь-Фэн Ге; и другие. (2014). «Сверхпроводимость в однослойных пленках FeSe с температурой перехода выше 100 К». Материалы Природы. 1406 (3): 285–9. arXiv:1406.3435. Bibcode:2015НатМа..14..285Г. Дои:10.1038 / nmat4153. PMID  25419814.
  39. ^ Wu, G; Xie, Y L; Чен, Н; Чжун, М; Лю, Р. Х .; Ши, Б. С; Ли, Кью Дж; Ван, X F; Ву, Т; Ян, Й Дж; Инь, Дж Дж; Чен, XH (2009). «Сверхпроводимость при 56 К в SrFeAsF, легированном самарием». Журнал физики: конденсированное вещество. 21 (3): 142203. arXiv:0811.0761. Bibcode:2009JPCM ... 21n2203W. Дои:10.1088/0953-8984/21/14/142203. PMID  21825317. S2CID  41728130.
  40. ^ Роттер, М; Тегель, М; Джорендт, Д. (2008). «Сверхпроводимость при 38 К в арсениде железа (Ba1-хKИкс) Fe2Так как2". Письма с физическими проверками. 101 (10): 107006. arXiv:0805.4630. Bibcode:2008PhRvL.101j7006R. Дои:10.1103 / PhysRevLett.101.107006. PMID  18851249. S2CID  25876149.
  41. ^ Сасмал, К; Lv, B; Лоренц, В; Гулой, А. М .; Чен, Ф; Xue, Y. Y .; Чу, К. В. (2008). «Сверхпроводящие соединения на основе Fe (A1-хSrИкс) Fe2Так как2 с A = K и Cs с температурами перехода до 37 K ". Письма с физическими проверками. 101 (10): 107007. arXiv:0806.1301. Bibcode:2008PhRvL.101j7007S. Дои:10.1103 / PhysRevLett.101.107007. PMID  18851250.
  42. ^ Питчер, М. Дж .; Паркер, Д. Р .; Адамсон, П; Herkelrath, S.J .; Бутройд, А. Т .; Ibberson, R.M .; Брунелли, М; Кларк, С. Дж. (2008). «Структура и сверхпроводимость LiFeAs». Химические коммуникации. 2008 (45): 5918–5920. arXiv:0807.2228. Дои:10.1039 / b813153h. PMID  19030538. S2CID  3258249.
  43. ^ Тэпп, Джошуа Х .; Тан, Чжунцзя; Lv, Bing; Сасмал, Калян; Лоренц, Бернд; Chu, Paul C.W .; Гулой, Арнольд М. (2008). "LiFeAs: собственный сверхпроводник на основе FeAs с Тc= 18 К ". Физический обзор B. 78 (6): 060505. arXiv:0807.2274. Bibcode:2008PhRvB..78f0505T. Дои:10.1103 / PhysRevB.78.060505. S2CID  118379012.
  44. ^ Паркер, Д. Р .; Питчер, М. Дж .; Бейкер, П. Дж .; Franke, I; Ланкастер, Т.; Blundell, S.J .; Кларк, С. Дж. (2009). «Структура, антиферромагнетизм и сверхпроводимость слоистого арсенида железа NaFeAs». Химические коммуникации. 2009 (16): 2189–2191. arXiv:0810.3214. Дои:10.1039 / b818911k. PMID  19360189. S2CID  45189652.
  45. ^ Hsu, F.C .; Luo, J. Y .; Yeh, K. W .; Chen, T. K .; Huang, T. W .; Wu, P. M .; Lee, Y.C .; Huang, Y. L .; Chu, Y. Y .; Yan, D. C .; Ву, М. К. (2008). «Сверхпроводимость в структуре типа PbO α-FeSe». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 105 (38): 14262–14264. Bibcode:2008PNAS..10514262H. Дои:10.1073 / pnas.0807325105. ЧВК  2531064. PMID  18776050.
  46. ^ Чжао, Дж; Хуанг, Q; де ла Крус, C; Ли, S; Lynn, J. W .; Чен, Y; Грин, М. А .; Chen, G.F .; Li, G; Ли, Z; Luo, J. L .; Wang, N. L .; Дай, П. (2008). «Структурная и магнитная фазовая диаграмма CeFeAsO.1-хFИкс и его связь с высокотемпературной сверхпроводимостью ». Материалы Природы. 7 (12): 953–959. arXiv:0806.2528. Bibcode:2008 НатМа ... 7..953Z. Дои:10.1038 / nmat2315. PMID  18953342. S2CID  25937023.
  47. ^ Ли, Чул-Хо; Иё, Акира; Эйсаки, Хироши; Кито, Хиджири; Тереза ​​Фернандес-Диас, Мария; Ито, Тошимицу; Киху, Кунихиро; Мацухата, Хирофуми; Брейден, Маркус; Ямада, Кадзуёси (2008). «Влияние структурных параметров на сверхпроводимость в LnFeAsO, не содержащем фтора.1-й (Ln = La, Nd) ". Журнал Физического общества Японии. 77 (8): 083704. arXiv:0806.3821. Bibcode:2008JPSJ ... 77х3704Л. Дои:10.1143 / JPSJ.77.083704. S2CID  119112251.
  48. ^ Прейс, Пол. «Самый необычный сверхпроводник и как он работает». Лаборатория Беркли. В архиве из оригинала 3 июля 2012 г.. Получено 12 марта 2012.
  49. ^ Hebard, A. F .; Россейнский, М. Дж .; Haddon, R.C .; Мерфи, Д. У .; Glarum, S. H .; Palstra, T. T. M .; Ramirez, A.P .; Кортан, А. Р. (1991). «Сверхпроводимость при 18 K в C, легированном калием.60" (PDF). Природа. 350 (6319): 600–601. Bibcode:1991Натура. 350..600H. Дои:10.1038 / 350600a0. S2CID  4350005.
  50. ^ Ганин, А.Ю .; Такабаяси, Й; Химяк, Ю.З .; Маргадонна, S; Тамай, А; Россейнский, М. Дж .; Prassides, K (2008). «Объемная сверхпроводимость при 38 К в молекулярной системе». Материалы Природы. 7 (5): 367–71. Bibcode:2008НатМа ... 7..367Г. Дои:10.1038 / nmat2179. PMID  18425134.
  51. ^ Hazen, R .; Палец, L .; Angel, R .; Prewitt, C .; Росс, Н .; Mao, H .; Hadidiacos, C .; Hor, P .; Meng, R .; Чу, К. (1987). «Кристаллографическое описание фаз в сверхпроводнике Y-Ba-Cu-O». Физический обзор B. 35 (13): 7238–7241. Bibcode:1987PhRvB..35.7238H. Дои:10.1103 / PhysRevB.35.7238. PMID  9941012.
  52. ^ а б Khare, Neeraj (2003). Справочник по высокотемпературной сверхпроводниковой электронике. CRC Press. ISBN  978-0-8247-0823-8.
  53. ^ Деккер, Марсель (28 сентября 1993 г.). Hermann, Allen M .; Яхми, Дж. В. (ред.). Высокотемпературные сверхпроводники на основе таллия. ISBN  9780824791148.
  54. ^ Hazen, R .; Prewitt, C .; Angel, R .; Росс, Н .; Палец, L .; Hadidiacos, C .; Веблен, Д .; Heaney, P .; Hor, P .; Meng, R .; Sun, Y .; Wang, Y .; Xue, Y .; Хуанг, З .; Gao, L .; Bechtold, J .; Чу, К. (1988). «Сверхпроводимость в высоко-Тc Система Bi-Ca-Sr-Cu-O: идентификация фаз ». Письма с физическими проверками. 60 (12): 1174–1177. Bibcode:1988PhRvL..60.1174H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.60.1174. PMID  10037960.
  55. ^ а б Tarascon, J .; McKinnon, W .; Barboux, P .; Hwang, D .; Бэгли, B .; Greene, L .; Hull, G .; Lepage, Y .; Stoffel, N .; Жиру, М. (1988). «Получение, структура и свойства сверхпроводящего купрата серии Bi.2Sr2Caп−1CuпОу с участием п= 1, 2 и 3 " (PDF). Физический обзор B. 38 (13): 8885–8892. Bibcode:1988ПхРвБ..38.8885Т. Дои:10.1103 / PhysRevB.38.8885. PMID  9945668.
  56. ^ Sheng, Z. Z .; Герман, А. М .; Эль Али, А; Алмасан, С; Эстрада, Дж; Датта, Т; Матсон, Р. Дж. (1988). «Сверхпроводимость при 90 К в системе Tl-Ba-Cu-O». Письма с физическими проверками. 60 (10): 937–940. Bibcode:1988ПхРвЛ..60..937С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.60.937. PMID  10037895.
  57. ^ Sheng, Z. Z .; Германн, А. М. (1988). «Сверхпроводимость в системе Tl-Ba-Cu-O без редкоземельных элементов выше температуры жидкого азота». Природа. 332 (6159): 55–58. Bibcode:1988Натура.332 ... 55С. Дои:10.1038 / 332055a0. S2CID  4330505.
  58. ^ Путилин, С. Н .; Антипов, Э. В .; Chmaissem, O .; Марезио, М. (1993). «Сверхпроводимость при 94 К в HgBa.2Cu04 + δ". Природа. 362 (6417): 226–228. Bibcode:1993Натура.362..226П. Дои:10.1038 / 362226a0. S2CID  4280761.
  59. ^ Шиллинг, А .; Cantoni, M .; Guo, J. D .; Отт, Х. Р. (1993). «Сверхпроводимость выше 130 К в системе Hg – Ba – Ca – Cu – O». Природа. 363 (6424): 56–58. Bibcode:1993Натура.363 ... 56С. Дои:10.1038 / 363056a0. S2CID  4328716.
  60. ^ Chu, C.W .; Gao, L .; Chen, F .; Huang, Z. J .; Meng, R. L .; Сюэ, Y. Y. (1993). «Сверхпроводимость выше 150 К в HgBa2Ca2Cu3O8 + δ при высоких давлениях». Природа. 365 (6444): 323–325. Bibcode:1993Натура.365..323С. Дои:10.1038 / 365323a0. S2CID  4316020.
  61. ^ Ши, Донглу; Boley, Mark S .; Chen, J. G .; Сюй, Мин; Вандервурт, К .; Liao, Y. X .; Зангвил, А .; Akujieze, Джастин; Сегре, Карло (1989). «Происхождение ускоренного роста сверхпроводящей фазы 110 К за счет легирования Pb в системе Bi-Sr-Ca-Cu-O». Письма по прикладной физике. 55 (7): 699. Bibcode:1989АпФЛ..55..699С. Дои:10.1063/1.101573.
  62. ^ https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsanm.0c00814
  63. ^ Monthoux, P .; Балацкий, А .; Пайнс, Д. (1992). «Теория слабой связи высокотемпературной сверхпроводимости в антиферромагнитно коррелированных оксидах меди». Физический обзор B. 46 (22): 14803–14817. Bibcode:1992ПхРвБ..4614803М. Дои:10.1103 / PhysRevB.46.14803. PMID  10003579.
  64. ^ Чакраварти, S; Sudbø, A; Андерсон, П. У .; Сильный, S (1993). «Межслоевое туннелирование и щелочная анизотропия в высокотемпературных сверхпроводниках». Наука. 261 (5119): 337–340. Bibcode:1993Наука ... 261..337C. Дои:10.1126 / science.261.5119.337. PMID  17836845. S2CID  41404478.
  65. ^ Филлипс, Дж. (2010). «Перколяционные теории сильно разупорядоченных керамических высокотемпературных сверхпроводников». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 43 (4): 1307–10. Bibcode:2010PNAS..107.1307P. Дои:10.1073 / pnas.0913002107. ЧВК  2824359. PMID  20080578.
  66. ^ Гешкенбейн, В .; Ларкин, А .; Бароне, А. (1987). «Вихри с половинными квантами магнитного потока в тяжелый фермион сверхпроводники ». Физический обзор B. 36 (1): 235–238. Bibcode:1987ПхРвБ..36..235Г. Дои:10.1103 / PhysRevB.36.235. PMID  9942041.
  67. ^ Kirtley, J. R .; Tsuei, C.C .; Sun, J. Z .; Chi, C.C .; Yu-Jahnes, Lock See; Gupta, A .; Rupp, M .; Кетчен, М. Б. (1995). «Симметрия параметра порядка в высоко-Тc сверхпроводник YBa2Cu3О7 − δ". Природа. 373 (6511): 225–228. Bibcode:1995Натура 373..225K. Дои:10.1038 / 373225a0. S2CID  4237450.
  68. ^ Kirtley, J. R .; Tsuei, C.C .; Ариандо, А .; Verwijs, C.J. M .; Harkema, S .; Хильгенкамп, Х. (2006). "Фазочувствительное определение симметрии плоской щели в YBa с угловым разрешением.2Cu3О7 − δ". Природа Физика. 2 (3): 190–194. Bibcode:2006НатФ ... 2..190K. Дои:10.1038 / nphys215. S2CID  118447968.
  69. ^ Tsuei, C.C .; Kirtley, J. R .; Ren, Z. F .; Wang, J. H .; Раффи, H .; Ли, З. З. (1997). "Чистый dИкс2-у2 симметрия параметра порядка в тетрагональном сверхпроводнике Tl2Ба2CuO6 + δ". Природа. 387 (6632): 481–483. Bibcode:1997Натура.387..481Т. Дои:10.1038 / 387481a0. S2CID  4314494.

внешние ссылки