二硫化铋基超导材料中的局域电子结构研究

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从最早期金属汞在极低温度下达到超导状态被发现以来,超导体大家族又逐步加入了许多新的成员,像有机超导体、陶瓷高温超导体、钇-钡-铜-氧高温超导体、铁基超导体、硼化镁超导体等,促进了超导领域的迅速发展。在2012年日本科学家Mizuguchi Y.等人报道了Bi4O4S3和La O1–xFxBi S2的超导电性,随后,二硫化铋基超导体家族的成员的在不断增多,科学家也对这一超导家族进行了全面的实验研究,包括对不同种类、不同成分的各种样品进行了超导转变温度、磁化率、原子晶格结构等方面的研究,但是到目前为止,这种新材料的超导配对对称性仍然不能确定。由于缺乏直接的实验证据,在理论上被提及的d22x-y-波、extended s-波、传统的s波都有学者进行了深入研究,但是超导配对对称性的确认需要进一步的实验探究。在超导体中,至关重要的要求是确认超导(SC)状态的配对对称性,这可能有助于揭示潜在的SC机制。在本文中,我们采用杂质散射的方法来研究二硫化铋基超导材料的配对对称性,通过建立哈密顿模型,利用格林函数、T矩阵近似的方法,我们拟合了在二维平面上的能带结构及费米面拓扑结构图,从理论上计算了单个磁性杂质在处于不同浓度的掺杂条件下的局域电子结构,为了进一步验证并保证计算的准确性,还计算了电子结构演化,考虑d22x-y-波、extended s-波以及传统的s波,研究发现,单一的磁性杂质散射在不同配对对称性下会引起不同共振状态,对外表现在局域电子态密度和电子结构演化的不同,掺杂浓度的变化也会对共振状态有影响,对比分析表明,由于不同的掺杂浓度导致能隙截线与费米面的切割状态不同,共振状态也表现显著差异,通过扫描隧道显微镜实验可以直接验证杂质引起的共振状态,比对找到我们计算结果对应的数据,从而确定二硫化铋基超导材料的配对能隙,为揭示二硫化铋基超导体的非常规超导机制提供理论依据。
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