有机超导体的临界温度已达117K

［"， #， .］ 超导电子学领域首先获得应用 %
［ " ］ /012332 4% &!56)!6， 7,,"， 78#： 79", ［ 7 ］ 戴闻 % 物理， ［ /05 ;% ;<=5（ >’?@5!@） ， 7,,"， #,： ":8 7,,"， #,： ":8 （ 5) *’5)6@6） ］ ［ # ］ &!’() A B #$ "% & &!56)!6， 7,,"， 78#： 79#7 ［ 9 ］ CD0)3 >% E03<D6， 7,,"， 9"#： 7+9 ［ . ］ &6DF5!6 G% &!56)!6， 7,,"， 78#： ".H, ［ + ］ 李银安 % 物理， ［I5 J K% ;<=5（>’?@5!@） ， 7,,"， #,： ##" 7,,"， #,： （ 5) *’5)6@6） ］ ##"
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前沿和动态
高温超导体的转变温度 ! ! 正沿着三条路线被 从 #$%& 年发现镧 提高 " 其一是铜氧化合物超导体， 系的 ’()* 和钇系的 +,)*， 至 #$$- 年 ./0112# 超导 体的 ! ! 已达到 #-- 3， 而在加压的条件下， 45 系的 以 122# 年 ! ! 可达 #&6 3" 其二是轻主族元素化合物， 发现的 ! ! 7 62 3 的 85,1 为代表 " 其三是有机超导 体， #$9$ 年发现的第一个电荷转移盐有机超导体， 其 ! ! 在 # 3 以下， 后来这类材料的 ! ! 提高到约 #2 3 " #$$# 年在碱金属 : 掺杂的 :- )&2 大块超导体 中， 观察到的 ! ! 为 #% 3" 近年来， 美国贝尔实验室等 一些研究机构， 致力于使用场效应技术改变有机材 料单晶的电子 （或空穴） 掺杂水平， 在提高 ! ! 方面取 得了突破性进展 " 场效应掺杂比化学掺杂的优越之 处在于， 它能够避免晶格出现不完善， 即局部特性偏 贝尔实验室的 (!;<= 离整体平均特性的现象 " 最近， 等在 )&2 > )4,?（三溴甲烷） 共晶系统中， 测得高达 从而使有机超导体进入了与铜氧化合 ##9 3 的 ! !，
［#， -—@］ 物超导体竞争的行列 "
在有机 单 晶 体 的 表 面 淀 积 上 一 层 :/1 *- 电 介 质， 然后再镀上 “门电极” ， 便构成了所谓场效应器 件 " 改变门电压的极性或幅值， 可以调节有机单晶体 上表面层内的电子 （或空穴） 浓度 " 对于 )&2 系列 （包 ， 掺杂浓 括 )&2 > )4,?- 和 )&2 > )4)/- 植入型共晶体） 度的可调范围是： 1A@—-A@ 电子 > )&2 分子， #—6 空穴 > )&2 分子 " 有关的电阻测量应在单晶体的上表面层 对于碱金属掺杂的 :- )&2 大块超导体， 研究表 明， 碱金属原子 : 的尺寸越大， 则样品的晶格常数 越大， 同时超导转变温度 ! ! 也越高 （已 知 最 高 达 可以得到启示： 毗邻 )&2 分子间的间距 -- 3） " 于是， 越大， 波函数的重叠就越小， 结果能带变窄， 态密度 增大 " 按照 ,)( 的理论范式， 高的 ! ! 要求高的电 B 声子耦合强度!， 即 （2）$ % 1 & # ， （#） ’ $ "1 & 其中 # （2） 是态密度， C % 1 D 是电 B 声子耦合矩阵元 的平均， ’ 是原子质量， C "1 D 是声子频率的二级
如果在垂直于晶体表面的方向加磁场， ! ! 将向 低温方向漂移 " 用这个漂移速率， 可以决定零温上临 界场 . !1 （2） ， 进而决定相干长度#2 ， 即 （2）" 2A9# !［ . !1 ! F . !1 / F ! ］ !"! ， （1） （-）
#2 "
$ ( 1!. ) （2）
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［#， 6］ 中介作用 通过对 )&2 " (!;<= 等成功的关键在于： 晶体植入惰性分子 （例如， 三溴甲烷和三氯甲烷） ， 增
大了样品的 # （2） ， 同时未使 C % 1 D 受到大的影响 " )&2 单晶的结构具有六方对称性 " 在一个 单 层 内， 每一个 )&2 分子球都被 & 个同样的分子球包围 （不妨称平面内的球心位置为 ) 位置） " 第二层 )&2 分子球只能选择适当的间隙入位， 两种可选择的位 置分别被称为 * 位置和 + 位置 ( 多层的堆垛如果以 则形成六方密堆结构； 如果以 )*, )*)*)* …为序， 则形成面心立方结构 ( 无论是哪一种 +)*+…为序， 结构， 我们都可以用一个等效的立方晶格常数 - 来
（中国科学院理化技术研究所
戴闻）
・ 9H+ 万方数据 ・
物理
有机超导体的临界温度已达117K
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 戴闻
物理 PHYSICS 2002，31(7) 0次
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参
考
文
献
（中国科学院理化技术研究所
戴闻）
诺贝尔奖得主的新贡献
7,," 年度的诺贝尔物理奖被授予在原子气玻 色 - 爱因斯坦凝聚 （ L4*） 领域作出贡献的三位美国 科学家： 4D5! K% *2D)6==， ;2=M10)1 $6336D=6 和 *0D= 4% 他们先后在 :H GO 蒸气和 7# E0 蒸气 ;56N0)% "88. 年， 系统中实现了 L4*% 今天， 全世界已有 #, 多个研究 小组开展了这一领域的实验研究， 发表了 7.,,, 多 篇科学论文 % 研究者们认为， 通过实现 L4* 可以提 高原子钟的精度， 并使卫星导航系统的定位精度提 高到 ", !N 左右 % 此外， 这项研究也与凝聚态物理的 超导涡旋、 密切相关， 与宇宙中天体之间以及天体内 部的相互作用密切相关 % 最近， $6336D=6 所领导的小组完成了一个精巧的 通过激光束搅 L4* 涡旋实验 % 实验者在7# E0 L4* 中， 动凝聚体的办法， 产生了 ",, 根以上的涡旋线 % 这些 涡旋线构成了稳定的 KOD5P2@2F 三角晶格， 正如在第 !类超导体中人们所见的磁通晶格 % 被搅动的凝聚 体具有圆柱对称性， 搅动激光束与对称轴平行， 搅动 的圆频率为 !， 凝聚体的截面积是 ’ & 于是， 与超导 体总磁通 " 相对应的转动通量等于 7!’ % 在 L4/ 中， 与超导磁通量子 ", !# ( 7 # 相对应的环流量子 $ ， 其中 是普朗克常数除以 理论上， 总涡 Q# ( ) 7 # "% 旋数 * F Q 7!’ （ ( #( )） % 搅动作用减弱了磁势阱的 捕获势， 从而增加了凝聚体的转动惯量 % 可以预期， 在搅动激光关闭以后， 涡旋晶格将转动更快 % 测量表 明， 在长达 9, @ 的涡旋寿命期间， KOD5P2@2F 晶格大约 转运了 ",, 周， 而每一根涡旋线周围的超流体大约 完成了 .,,,， ,,, 周旋转 % 与 P6336D=6 小 组 的 最 新 工 作 同 步， ;56N0) 和 *2D)6==小组将注意力放在调整碱金属蒸气原子间相 互作用上 % 对于已实现 L4* 的 :H GO 蒸气， 原子间的 :. 相互作用是微弱的排斥； 但对于同位互 GO， 相互作 用原本是吸引， 它不利于 L4* 的实现 % 表征原子间相互作用的微观参量是散射长度 " & " R , 对应排斥， " S , 对应吸引 & 在原子的磁撞散 -" + 其中 ! 是波矢， 65 !・" ， " 是观测点到散射核的距离 & 排斥相互作用的散射过程将引入 ":,T的位相突变 % 射过程中， 散 射 波 是 球 对 称 的， 其波函数 % Q （ U6@V ;56N0) 和 *2D)6== 等通过外加磁场的办法 :. ， 令 GO 原子气散射长度的符号， 在 "R ’O0!’ 共振） 在 L4* 中观察到了因引力 , 和 " S , 之间迅速切换， 坍缩诱发的所谓 “ L2@6 - )2F0” 爆发 % 巨大的恒星， 当 其聚变能量耗尽， 核心自由电子动能所提供的 “费米 简并” 内压抵抗不住重力坍缩， 结果导致超新星 （ @<V 爆发 % 此刻， 中微子在 " @ 内即可带走星体内 W6D)2F0） 的绝大部分能量， 冲击波将击碎星体， 而幸存下来的 物质则形成中子星 % 在 L4* 中的 L2@6 - )2F0 爆发将 有助于人们的研究宇宙的演化 % 参 考 文 献->E !来自 > 3!"
矩平均 ( 如前所述， 对于 )&2 系列， （2） 由 )&2 分子间 # 万方数据 -# 卷（1221 年）9 期
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有机超导体的临界温度已达 !!"#
的距离决定 " 但另一方面， C % 1 D 则由 )&2 格点上分 子内的相互作用决定， 正是这种相互作用， 使得 )&2 分子内的高能声子能够在载流子配对时有效地发挥