關(guān)于銅氧化物高溫超導(dǎo)體非平衡態(tài)光學(xué)性質(zhì)的研究
北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料中心的王楠林研究組在Physical Review X期刊發(fā)表文章針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展了深入研究。該研究組在基金委重大科研儀器設(shè)備研制專(zhuān)項(xiàng)支持下自主建設(shè)了“能量可調(diào)近紅外到中紅外強(qiáng)場(chǎng)脈沖激光泵浦-太赫茲探測(cè)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。他們利用脈寬35 fs,重復(fù)頻率1 KHz,單脈沖能量3.2 mJ的800nm激光泵浦一臺(tái)共享白光的雙路輸出光參量放大器,由光參量放大器輸出的近紅外光作為泵浦光、或由其輸出的兩路信號(hào)光(偏振互相垂直)在非線性光學(xué)晶體GaSe上差頻得到載波相位穩(wěn)定的中紅外泵浦光。研究組首先利用傅里葉變換光譜技術(shù)測(cè)量欠摻雜銅氧化物高溫超導(dǎo)體YBa2Cu3O6+x 沿c軸方向?qū)拸V能量區(qū)間的反射譜,由Kramers-Kronig變換計(jì)算得到平衡態(tài)光學(xué)常數(shù)。之后利用不同能量的激光進(jìn)行泵浦,研究了泵浦后不同時(shí)間延遲樣品c軸方向在太赫茲波段的非平衡態(tài)光學(xué)性質(zhì)。 由于銅氧化物高溫超導(dǎo)體具有準(zhǔn)二維的晶體結(jié)構(gòu),體系導(dǎo)電載流子主要被束縛在兩維的CuO2層內(nèi),這些CuO2層由導(dǎo)電比較差的原子層所隔開(kāi)。因此正常態(tài)時(shí)體系沿c軸方向?qū)щ娦院懿?、反射率較低;但是當(dāng)體系進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后,相鄰 CuO2層通過(guò)約瑟夫森效應(yīng)耦合起來(lái)。超導(dǎo)凝聚在c軸方向太赫茲波段的光譜特征包括:反射率譜上出現(xiàn)一個(gè)陡峭的約瑟夫森等離子體邊、電導(dǎo)率實(shí)部σ1的低頻譜重丟失、電導(dǎo)率虛部σ2在零頻附近出現(xiàn)發(fā)散。圖1顯示了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度55K的YBa2Cu3O6.55樣品c軸方向的平衡態(tài)光學(xué)性質(zhì)。
北京大學(xué)
2021-04-11