类高温超导准二维体系的人工构建与电子结构研究
批准号:
12074074
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
徐海超
依托单位:
学科分类:
强关联体系
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐海超
中文摘要
高温超导机理的研究一直是凝聚态物理中的热点和挑战。然而高温超导至今只有铜基和铁基两类体系,既难以从复杂的物理表象中甄别高温超导的关键因素,也难以在现有体系内部验证理论猜想。根据高温超导材料的特性,构建类似体系,从中探索高温超导,验证理论图像,是突破研究瓶颈的重要途径,而最近镍基新超导的发现为此提供了重要方向。本项目拟利用分子束外延技术构建类高温超导准二维体系,具体包括模拟铜基超导的两类镍氧化物和模拟铁基超导的钴基化合物薄膜,利用低温退火、化学掺杂、衬底应力、以及超晶格设计等调控其晶格、掺杂和轨道构型,在合适的参数空间寻找超导相。结合角分辨光电子能谱、共振X射线散射等同步辐射表征技术,对材料体系的电子结构、轨道构型、玻色子元激发进行系统观测,揭示多种自由度相互耦合的普遍规律。根据超导出现的规律,甄别超导的关键要素及现有理论图像。预期这些结果将为高温超导理论的最终建立提供实验判据。
英文摘要
Research on the mechanism of high temperature superconductivity has always been the central challenge in condensed matter physics. However, there are only two types of high-Tc superconductivity systems, copper-based and iron-based systems. It is difficult to distinguish the key factors of high-temperature superconductivity from their complicated physical appearance, and it is difficult to verify the theoretical proposes within the existing systems. Constructing materials that resembles the high-temperature superconductors, exploring high-temperature superconductivity in them, and testing the theoretical pictures, are important ways for breakthrough research, and the recent discovery of new nickel-based superconductor points an important direction. In this project we will use molecular beam epitaxy to construct quasi-two-dimensional systems that mimic high-temperature superconductors, including two types of nickel oxide for copper-based superconductivity and a cobalt-based compound film for iron-based superconductivity. Through low-temperature annealing, chemical doping, substrate strains, and superlattice design, we will tune its lattice, doping, and orbital configuration, and look for superconductivity in the appropriate parameter space. Combining angle-resolved photoelectron spectroscopy, resonant X-ray scattering and other synchrotron radiation techniques, we will systematically study the electronic structure, orbital configuration, and boson element excitation of these systems, to reveal the general rule of coupling between multiple degrees of freedom. According to the pattern of the emergence of superconductivity, we can identify the key elements of superconductivity and test the existing theoretical pictures. We expect that these results will provide experimental criteria for the final establishment of the theory of high temperature superconductivity.
本项目按照计划,针对镍基氧化物超导、钴基超导开展了原位薄膜生长与超导电性探索。通过同步辐射技术,测量了原位生长的镍基和钴基薄膜体系、氧化物界面超导以及具有电子-反铁磁磁子相互作用的锰基块材体系的电子结构。项目在以下几个方面取得了重要突破:镍基超导的原位制备与电子结构研究、钴基超导的探索、氧化物界面超导的电子结构研究,以及电子-反铁磁磁子相互作用的研究。我们在类高温超导体系的合成与探索方面,尝试了CoSb体系的生长,并成功实现了无限层镍基超导的原位制备和表面优化。在超导机理研究方面,我们揭示了镍基超导的电子结构与铜基超导的异同、KTO界面超导的电子结构及电声子相互作用特征,并在(BaK)Mn2As2中首次直接观测到电子-反铁磁磁子的耦合行为特征,为界面超导和非常规超导的微观机理提供了重要的实验数据。项目期间,共发表8篇相关科研论文,并在国内外学术会议上作了6次邀请报告。因长期致力于铁硒界面超导的研究,项目组获得了上海市自然科学奖一等奖,项目负责人排名第4。项目还培养了3名博士生,1名出站博士后,此外,在站的1名博士后和4名博士生也积极参与了科研工作并发表了相关论文。项目负责人在执行期间获得了基金委优秀青年项目资助。综上所述,本项目在研究内容执行、研究目标达成、科研论文发表和人才培养等方面均取得了预期进展,现申请结题。
关联材料超薄膜的原位电荷调控和电子结构研究
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批准号:11704074
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:29.0万元
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批准年份:2017
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负责人:徐海超
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依托单位:
国内基金
海外基金