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室温超导研讨挨近本相?中国科学院物理所论文来了

来源:爱游戏平台下载    发布时间:2024-10-13 14:00:59

  2. 中国科学院物理研讨所的研讨团队宣布论文称,LK-99的类超导行为可能是由掺杂Cu_2S的一级结构相变引起的。

  3. 中国科学院物理研讨所、人大等组织的研讨团队宣布论文称,Pb_10−xCu_x (PO_4)_6O (x = 1)的基态被确定为半导体相。

  4. 经过电阻率和磁化强度的丈量,研讨者以为LK-99的类超导行为最大有可能是由Cu_2S的一级结构相变引起的。

  5. 经过第一性原理的电子结构核算,研讨者发现Cu原子的3d电子轨迹在Cu掺杂的Pb_10−xCu_x (PO_4)_6O中出现在费米能邻近并体现出激烈自旋极化,从而在掺杂的Cu原子周围产生局域矩。

  昨日,北京大学量子材料科学中心(ICQM)郭凯臻、贾爽等人提交到 arXiv 的论文标明,其团队测验组成的 LK-99 样品不具有超导性。但各路网友好像对这项研讨并不配合,有人以为论文完成度不高,就此宣判 LK-99 的不是超导并不科学。

  今天,关于室温超导,国内组织又在 arXiv 上提交了两篇论文。这次下场的有中国科学院物理研讨所 / 北京凝聚态物理国家研讨中心、中国人民大学、宁波大学、北京师范大学、曲阜师范大学等科研组织和院校。

  其间,中国科学院物理研讨所 / 北京凝聚态物理国家研讨中心所写第一篇论文的结论是 LK-99 的类超导行为是由掺杂 Cu_2S 的一级结构相变引起的;中国科学院物理研讨所、人大等组织得出的结论是 Pb_10−xCu_x (PO_4)_6O (x = 1) 的基态被确定为半导体相。

  研讨者发现,报导的 LK-99 含有一定量的 Cu_2S 杂质,它在 400K(约 127 摄氏度)邻近阅历了从高温 β 相到低温 γ 相的结构相变。为了探求这品种超导改变是 LK-99 固有的仍是由 Cu_2S 杂质引起的,研讨者研讨了 Cu_2S 以及 LK-99、Cu_2S 混合物的输运和磁性质。

  成果发现,Cu_2S 的电阻率在 385 K(97 摄氏度)左右下降了 3 到 4 个数量级,挨近参考文献中报导的改变温度和电阻行为。此外丈量了 LK-99 和 Cu_2S 混合物的电阻率,成果显现在相同的温度下电阻率产生急剧改变,与报导的成果共同,但电阻率并不为 0。

  因而,根据对电阻率和磁化强度的丈量,研讨者以为 LK-99 的类超导行为最有很大的可能是由 Cu_2S 的一级结构相变引起的。

  下图 1 (a) 和 (b) 显现了纯 Cu_2S 以及 LK-99、Cu_2S 混合物的 XRD 图谱。Cu_2S 相的 XRD 图谱在具有空间群 P2_1/c 的单斜晶型结构根底上得到了很好的索引。LK-99 与数据库索引相匹配,其间含有 Cu_2S 杂质相。而且,反映 Cu_2S 含量的强度比在样品 1(即 S1)中约为 5%,在样品 2(S2)中约为 70%。

  下图 2 显现了 Cu_2S 在 2 K~400 K 温度规模内的电阻率,别离制作在线(a))和对数刻度(图 2(b))上。

  (S2)在 370 K 邻近电阻率的急剧下降,并伴有显着的热滞后现象。跟着温度下降,电阻率在较宽的高温规模内体现出金属行为 (dρ/dT 0)。在 100 K 下,电阻率跟着温度的下降而添加,体现出相似半导体的行为。这儿的电阻率和改变温度的急剧下降与 Lee 等人调查到的相似。

  (S1)电阻率的温度依赖性。研讨者调查到电阻率在 370 K 左右产生跳动,相同也存在热滞后行为。

  (S2)在 2 K ~ 400 K 温度规模内、1 T 磁场中的磁化率。磁化率体现出了抗磁性,并在 375 K 处产生相变。在磁化率数据中再次调查到了超越 10 K 的显着热滞后现象,标明存在一级相变。此外,改变温度规模与 Cu_2S 的结构相变温度密切相关。

  (而非 6h 位点的 Pb)部分被 Cu 原子替代,这对操控费米能级的电子态起到了至关重要的效果。

  虽然 O^4e 占位不同,但 Cu^6hPbPO 体系仍具有半导体基态。

  为了进一步承认占位 O^4e (a) 的 Cu^6hPbPO 的半导体基态,研讨者选用 GGA+U 方法来检测其电子结构,其间选用的哈伯德 U 值为 4.0 eV,这是之前研讨中提出的经验值。总态密度如下图 4 所示,其间能隙约为 0.9 eV,大于 PBE 核算得出的 0.5 eV 值。

  为了展现自旋极化的 Cu 3d 态以及 Cu 3d、O 2p 轨迹的杂化,总态密度被投影到原子轨迹。下图 5 显现了 Cu 3d 和 O 2p 轨迹上的投影态密度,其间 O 2p 轨迹的态密度标明 O 2p 和 Cu 3d 轨迹之间有强杂化。别的,Cu 3d 轨迹有着十分显着的自旋极化,这与 Cu 原子周围 1.0 µB 的局域矩有关。

  (或 b 轴)的磁耦合。在研讨者的核算中,沿 c 轴方向存在弱铁磁耦合,能量小于 0.1 meV。相较之下,在 ab 平面上,Cu 原子两个矩之间的耦合是反铁磁的,能量小于 1.0 meV。根据此,Cu 掺杂铅磷灰石在基态下的磁性是反铁磁性的。

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