应用本征超导态理论计算多元材料超导临界温度以及掺杂的理论分析

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本文以邹壮辉等人提出的本征超导态理论和复杂晶格结构的等效价键分析方法为基础,研究了一些结构较为复杂的多元超导材料的等效价键结构的构造方法,确定了适用多元材料超导临界温度计算的参数取值通用规则,由此确定材料的计算参数。计算了YBa2Cu3O7、Bi2Sr2Can-1CunO2n+4(n=1,2,3)、Tl2Ba2Can-1CunO2n+4(n=1,2,3,4)、TlBa2Can-1CunO2n+2.5(n=1,2,3,4,5)等3个系列共13种多元材料的超导转变临界温度Tc,结果显示:除Tl2Ba2Ca3Cu4O12和TlBa2Ca4Cu5O12.5两种材料的Tc计算误差偏大之外,其余材料计算Tc值与实验测量值吻合。以金属原子为晶体结构框架,计算YBCCO、BSCCO、TBCCO晶体的间隙位置及间隙球半径。结果表明:全部的氧原子都占据间隙半径较大的八面体间隙位置,计算结果与实际相吻合;此外,从尺寸因素和掺杂元素能否提供传导电子两个因素出发,讨论掺杂后Tc的变化,得出结论:F-、Ga+、In+、Tl+、Pb2+、Sn2+Ge2+、C2+、Sb3+、As3+、Bi3+、N3+(?)满足尺寸因素,可能进入晶格中,占据间隙位置,并且能够提供传导电子,有利于提高材料的Tc值。运用本征超导态理论对一些已有实验规律进行解释,发现MgB2、YBa2Cu3O7、 Bi2Sr2Can-1CunO2n+4(n=1,2,3)、Tl2Ba2Can-1CunO2n+4(n=1,2,3,4)、TlBa2Can-1CunO2n+2.5(n=1,2,3,4,5)等22种超导材料均有0.653>(Ne/Va)1/3>0.600的规律,本文对这一规律进行了初步解释。
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