中国材料进展, 2017, 36(5): 344-351.
10.7502/j.issn.1674-3962.2017.05.04
利用第一性原理计算分析Bi-2212超导机理及H2S零电阻现象的成因
卢天倪
1,
,
孙昱艳
2,
,
齐铭
3,
,
周廉
4,
1.西安交通大学材料金属材料强度国家重点实验室,陕西西安,710049;西北有色金属研究院超导材料研究所,陕西西安,710016;
2.西安建筑科技大学,陕西西安,710055;西北有色金属研究院超导材料研究所,陕西西安,710016;
3.西安航空学院,陕西西安,710077;西北有色金属研究院超导材料研究所,陕西西安,710016;
4.西安交通大学材料金属材料强度国家重点实验室,陕西西安,710049;西北有色金属研究院超导材料研究所,陕西西安,710016
利用第一性原理分别对掺杂的Bi-2212高温超导材料以及高压下的H2S分子中各元素的分波态密度谱(PDOS)进行了计算.根据计算结果对Bi-2212的超导转变温度Tc随掺杂含量的改变而变化,以及H2S在高压下的零电阻现象进行了分析.在Bi-2212超导材料处于最佳掺杂含量时,电子能量接近于费米面附近的超导赝能隙,从而降低了形成超导电子对所需的凝聚能,因此这些电子转变为超导电子对.另外,靠近费米面处的电子态密度在最佳掺杂量时达到最大值,即能够被诱导为库伯对的电子数量增多,在上述两方面的共同作用下,电子在较高的温度下能够更容易转变为超导电子对,因此超导转变温度提高.同时对高压下的H2S晶体的PDOS谱进行了计算,根据计算的结果分析得到,高压下的H2S由于晶格的收缩破坏了原子之间的成键,使得电子的分布已经不满足泡利不相容原理,而是以一种类似于“团聚”的形式存在.当对高压下的H2S加载电压后,这些“团聚”的电子能够作为载流子移动从而形成电流,在此过程中,电子之间很难发生碰撞,其总动量的改变量可以认为是零,这是造成高压下的H2S能够在室温范围内表现出“零电阻”现象的成因.
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