主讲题目：超导简介及铜氧化物超导电性的研究

主讲嘉宾：林海青 中国科学院院士

时间：2023年4月4日下午15：00

地点：tyc1286太阳成集团科技园一楼报告厅

主办：tyc1286太阳成集团文化素质教育基地、tyc1286太阳成集团教务处、物理与信息工程学院、tyc1286太阳成集团图书馆

承办：tyc1286太阳成集团图书馆

主讲嘉宾简介：林海青教授，中国科学院院士，美国物理学会会士，浙江大学物理学院院长。从事凝聚态理论和计算物理研究。1958年7月出生于福建省福州市；1981年毕业于中国科学技术大学；1980年入选CUSPEA计划赴美留学；1987年获美国加州大学San Diego分校物理学博士学位。曾任职美国伊利诺伊大学香槟分校物理系助理教授；香港中文大学物理系副教授、教授、系主任；2009年到中国工程物理研究院任职，创办北京计算科学研究中心并担任主任；2019年当选中国科学院院士；现任浙江大学物理学院院长。

讲座介绍：本次报告将首先介绍超导现象的物理背景和最新进展，然后详细介绍我们在铜氧化物高温超导机制方面所做的研究工作。我们从被广泛接受的电子结构色散关系出发，构建和发展了一个层间耦合扩展模型，用于描述层状铜氧化物超导体。我们的研究表明，最高临界温度Tc在不同铜氧体系之间的变化是由次近邻跃迁决定的，而对于同一体系的不同化合物，最高临界温度Tc的差异则是由层间配对强度决定的。当我们把模型延伸应用到声子作为配对媒介的超导体时，这些变化趋势被证明仍然有效。我们进一步发现，对于汞系、铋系和铊系，Tc和氧同位素指数对掺杂水平、CuO2层数以及阳离子无序度的依赖关系都可以在同一个理论框架内被很好地复现。假设将有效吸引相互作用、空穴浓度以及声子截止频率视为内禀压力变量，我们还发现该理论模型能够很好地解释Y-Ba-Cu-O系以及其他同铜氧体系的Tc对压力的依赖关系。我们最近在优化掺杂的Tl基和Bi基化合物获得的Tc随压力演化的实验结果，为电子-声子耦合在高温铜氧化物超导电性中的重要性提供了强有力的支持。

Abstract

In this talk, I report our efforts on understanding the mechanism of high-temperature superconductivity in cuprates. By considering the widely accepted dispersion of electronic structure, we developed an extended interlayer coupling model for layered cuprate superconductors [1]. We showed the change of the maximum critical temperature Tc from homologous series to series is determined by the next-nearest-neighboring hopping, while the difference of the maximum Tc among the compounds in the same homologous series is controlled by the interlayer pairing strength. These trends turn out to be valid when the model is extended to the phonon-mediated superconductivity [2]. We further found that the dependence of both Tc and the oxygen isotope exponent on the doping level, number of CuO2 layers, and cation disorder in the mercury-, bismuth-, and thallium-based family can be well reproduced within one single theoretical framework. Assuming the effective attractive interaction, the hole concentration, and phonon cutoff frequency as intrinsic pressure variables, we also found that the theoretical model accounts well for the pressure dependence of Tc in Y-Ba-Cu-O system [3] as well as in other homologous families [2]. Our recent experimental results on the Tc evolution with pressure in optimally doped Tl- and Bi-based compounds [4,5] provide the strong support for the importance of the electron-phonon coupling for superconductivity in high-Tc cuprates.

[1] X. J. Chen and H. Q. Lin, Phys. Rev. B 69, 104518 (2004).

[2] X. J. Chen, V. V. Struzhkin, Z. G. Wu, R. J. Hemley, H. K. Mao, and H. Q. Lin, Phys. Rev. B 75, 134504 (2007).

[3] X. J. Chen, H. Q. Lin, and C. D. Gong, Phys. Rev. Lett. 85, 2180 (2000).

[4] J. B. Zhang, V. V. Struzhkin, W. G. Yang, H. K. Mao, H. Q. Lin, Y. C. Ma, N. L. Wang, and X.J. Chen, J. Phys.: Condensed Matter 27, 445701 (2015).

[5] X. J. Chen, J. W. Hu, J. B. Zhang, J. Xin, M. Bykov, E. Bykova, V. V. Struzhkin, W. G. Yang, A. F. Goncharov, C. T. Lin, G. D. Gu, R. E. Cohen, A. V. Balatsky, and H. Q. Lin (unpublished).

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2023/3/30