高温超导体简介(2)

2.超导转变温度随空穴浓度变化规律

空穴浓度与超导转变温度的关系
1988年， CHEONG、THOMPSON和FISK发表的论文【9】中，他们研究了在氧化物La2CuO4中掺杂的情况。对母体掺杂Sr后形成的La-Sr-Cu-O系统中，如图，发现在一定的空穴浓度下才开始有超导电性出现，而随着空穴浓度的增加，超导转变温度上升，当转变温度达到一个极大值后，其又随空穴浓度上升而下降，以至失去超导电性。
3.载流子结合成对
由BCS理论，我们知道低温超导体中电子是成对存在的，那么高温超导体是怎样的。1987年，Cough、Gammel等人对这个问题做了解答【10】，他们观察了铱钡铜氧化物的磁通量子化现象，磁通量子的测量值在h/2e附近。因而认为，高温超导体内载流子也是结合成对存在的。
4.相干长度
在对相干长度的测量中，许多实验家发现高温超导体的相干长度在10Å的数量级，而BCS超导体的相干长度达到104Å。因而，BCS超导体在其相干长度范围内会有大量电子对，而高温超导体在相干长度范围内电子对却很少。
5.穿透深度
1989年，Harshman等人测量了高温超导体YBCO的磁穿透深度【11】，发现λab与λc都在1000Å的数量级上。1990年，Schilling、Hulliger与Ott同样测量了各种高温超导氧化物的磁穿透深度【12】，也得出了λab在1000Å数量级上的结论。而低温超导体的磁穿透深度只有100Å数量级。
6.同位素效应
1987年，Faltens等人测量了LaSrCuO化合物的O同位素效应【13】，但发现其指数不是BCS理论所说的0.5，而对于不同的氧化物，其同位素效应指数有0.22、0.13等，是小于0.5的。
1990年，Crawford等人测量了La2-xSrxCuO4氧化物同位素效应与掺杂Sr量的关系【14】，发现当x增加到一定范围内，指数增加的很快，但x继续增加时，同位素效应指数突然下降。
7.超导能隙
超导体能量具有能隙是BCS理论所预言的，而实验上的测量也支持能隙的存在。在BCS理论中，超导体能隙具有一个定值2Δ(0)=3.52kTc，发现高温超导体后，人们也少不了对其能隙的测量。
1990年，研究人员用隧穿电导法对高温超导体Bi-2212进行测量，发现能隙比值2Δ(0)=6.8kTc。而其他人用高分辨-角分辨的光电发射对Bi-2212的能隙测量结果为2Δ(0)~7-8kTc。
1990年，Hasegawa等人把STM/STS研究应用到高温超导体的研究【15】中，测量出Bi-2212的能隙为2Δ(0)=3.6kTc，并且在这篇文章中，他们认为用其他方法测出的能隙比值偏大的原因可能是在超导转变温度下Bi-O层半导体能隙的反应。
8.电子比热
根据BCS理论，超导体在其转变温度下电子比热有跃变，且Δc(Tc)=1.43γTc。
但对高温超导体在转变温度附近的电子比热的测量却出现了反常。研究人员发现不同的高温超导体集团给出的电子比热比值不一样，而且有些比值比BCS理论比值大上2倍。研究人员Junod估计，对各高温铜氧化物，电子比热比值分散在1.4~4之间。
另一方面，对正常金属，低温下电子比热会有一线性项γT，而对BCS超导体，低温下电子比热的这一线性项将消失。但在1988年，Ferreira等人发表的论文【16】中，他们观察了高温超导体低温下电子比热的情况，结果发现其有一个线性规律γ’T，而系数γ’不同于正常金属的系数γ。