博士后的開題報告

　　1. 不均勻鐵基超導(dǎo)體中自旋動力學的研究

　　報告人: 高繹

　　主要內(nèi)容:

　　在鐵基超導(dǎo)體中，超導(dǎo)相緊鄰著反鐵磁相出現(xiàn)，因此人們猜測反鐵磁自旋漲落有可能是鐵基超導(dǎo)體中超導(dǎo)產(chǎn)生的機理。要確定超導(dǎo)機理，最基本的信息是要知道超導(dǎo)能隙函數(shù)的結(jié)構(gòu) — 在動量空間中電子對的強度和相位。在由聲子機制引導(dǎo)的傳統(tǒng)超導(dǎo)體中，超導(dǎo)能隙函數(shù)在動量空間中的各點有相同的強度和相位（s波對稱性），而在由自旋漲落引導(dǎo)的超導(dǎo)體中，超導(dǎo)能隙函數(shù)在由反鐵磁自旋漲落的特征波矢Q所連接的兩個費米動量上會呈現(xiàn)相反的符號。因此，動量空間中就會出現(xiàn)零能隙的平面（超導(dǎo)能隙函數(shù)為零處）。如果零能隙的平面與費米面相交（交點稱為節(jié)點），那么低能的準粒子態(tài)就會在節(jié)點附近出現(xiàn)。

　　但是對于鐵基超導(dǎo)體來說，費米能級處有多條能帶穿過，從而產(chǎn)生了分別位于點和M點處的彼此不相連的二維空穴型和電子型費米面。由于空穴型和電子型的費米面形狀、大小都相似，因此這些費米面之間的準嵌套就會產(chǎn)生特征波矢位于Q=（π，π）處的自旋漲落。如果這種自旋漲落導(dǎo)致了電子配對，那么在空穴型和電子型的費米面之上，超導(dǎo)的能隙函數(shù)就會符號相反，從而導(dǎo)致所謂的s±波對稱性。

　　一個具有s±波對稱性的超導(dǎo)體，其低能的準粒子激發(fā)譜與傳統(tǒng)的s波超導(dǎo)體無法區(qū)分，這是因為費米面上不存在零能隙的節(jié)點。的確，穿透深度測量以及角分辨光電子能譜實驗觀察到超導(dǎo)能隙的大小在所有費米面上都為有限值，沒有零點的存在。因此為了區(qū)分s±波超導(dǎo)體與傳統(tǒng)的s波超導(dǎo)體，必須由對相位敏感的實驗來確定空穴型和電子型的費米面上超導(dǎo)能隙函數(shù)的相對相位。我們的目的就是從理論上解釋并預(yù)言各種對相位敏感的實驗所可能觀察到的實驗現(xiàn)象，從而確定鐵基超導(dǎo)體中超導(dǎo)能隙函數(shù)的結(jié)構(gòu)。另外一方面，為了考察磁性與超導(dǎo)間的關(guān)聯(lián)，研究自旋密度波的存在與否對超導(dǎo)性質(zhì)的'影響也是重要手段之一。之前的研究關(guān)注的多是均勻超導(dǎo)體的性質(zhì)，但是，當超導(dǎo)體中存在由雜質(zhì)和外加磁場所引起的不均勻性時，所表現(xiàn)出的一些物理現(xiàn)象有助于分析超導(dǎo)序參量的對稱性以及磁性與超導(dǎo)間的關(guān)聯(lián)。為此，我們的研究內(nèi)容包括以下兩個方面：

　　1. 理論上研究自旋動力學，著重于自旋磁化率受雜質(zhì)和外加磁場的影響。分析和研究自旋磁化率受雜質(zhì)和外加磁場的影響時，重點研究s±波和s波對稱兩種情況。

　　2. 理論上研究當雜質(zhì)和外加磁場在系統(tǒng)中引起自旋密度波時，自旋動力學隨之而產(chǎn)生的變化。

　　2. 異形磁電復(fù)合材料磁電系數(shù)頻率響應(yīng)的研究

　　報告人: 吳高建

　　主要內(nèi)容:

　　近年來由于磁電效應(yīng)在傳感器，換能器等方面的廣泛應(yīng)用，人們一直致力于對磁電復(fù)合物中磁電效應(yīng)的研究。在應(yīng)用過程中，具有較高的磁電電壓系數(shù)是關(guān)鍵因素之一。一般而言，磁電材料有三類：單相材料，混合復(fù)合物和層狀復(fù)合物。單相材料（如Cr2O3，BiFeO3）的居里溫度遠低于室溫，并且磁電效應(yīng)非常弱，這使得利用單相材料制造應(yīng)用器件非常困難�；旌舷嗟拇烹姀�(fù)合物在室溫下可以獲得較高的磁電系數(shù)，然而由于燒結(jié)過程中組分間的化學相互作用以及極化過程中的困難，也限制了其在實際器件中的應(yīng)用。所以人們把目光轉(zhuǎn)向?qū)訝畲烹姀?fù)合物。層狀復(fù)合物不僅避免了組分間的化學相互作用，還能有效解決滲流和傳導(dǎo)的問題，從而獲得較大的磁電系數(shù)。層狀磁電復(fù)合物一般采用環(huán)氧化銀之類的粘合劑將磁致伸縮相和壓電相粘接起來，這種方法簡單有效，但同時也弱化了界面耦合，使得其磁電系數(shù)的實驗值總是小于理論估算值。所以很多工作致力于改善層狀復(fù)合物的界面耦合以提高其磁電系數(shù)。人們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的層狀復(fù)合物大都通過切向應(yīng)力進行耦合，若設(shè)計出圓柱形結(jié)構(gòu)、盤-環(huán)結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料通過法向應(yīng)力耦合，能有效提高界面耦合,從而提高磁電效應(yīng)。 另一方面，實驗和理論都表明，當外加交流磁場的頻率與復(fù)合材料的機電諧振頻率（EMR）一致時，磁電系數(shù)與低頻時相比會有1到2個數(shù)量級的提高。然而高的諧振頻率會帶來顯著的渦流損耗，從而降低能量轉(zhuǎn)換效率。相比于平面諧振模式，彎曲諧振模式可以降低材料的'諧振頻率，減小材料的尺寸。另外，增加材料的尺寸也會降低諧振頻率，但這又會大大限制其實際應(yīng)用價值。

　　綜上，界面耦合和諧振頻率是影響磁電復(fù)合材料磁電系數(shù)的兩個重要因素。盤-環(huán)結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料是以法向應(yīng)力進行耦合的，本人曾經(jīng)針對這種結(jié)構(gòu)提出了一理論模型。根據(jù)這一模型，可以預(yù)測出材料的諧振頻率，以及磁電系數(shù)與外加交流磁場頻率的關(guān)系，還可以看出影響其磁電系數(shù)的幾個材料參數(shù)。將該模型與實驗值進行比較，得到較好的驗證。這一理論結(jié)果發(fā)表在20xx年12月Journal of Applied Physics上。

　　目前，已有不少關(guān)于圓環(huán)或圓柱形磁電復(fù)合材料的磁電效應(yīng)的實驗報道。文獻報道采用電鍍和無電鍍的實驗方法制備出了PZT-Ni雙層和Ni-PZT-Ni三層的圓柱形磁電復(fù)合材料樣品，并實驗研究了其磁電系數(shù)與偏置磁場，交流場頻率和樣品尺寸的關(guān)系。但尚未建立嚴格的理論模型來解釋說明有關(guān)實驗結(jié)果。

　　本研究將首先著重于理論模型的建立，以壓電和磁致伸縮相的本構(gòu)方程為基礎(chǔ)，從彈性動力學方程出發(fā)，分別嚴格推導(dǎo)二層和三層圓柱形磁電復(fù)合材料的磁電系數(shù)的頻率響應(yīng)模型，并與文獻中已有的實驗數(shù)據(jù)進行比對，充分體現(xiàn)各種影響磁電系數(shù)和諧振頻率的有關(guān)因素。其次，通過實驗樣品的制備，進一步驗證理論預(yù)測的峰值磁電系數(shù)和諧振頻率與樣品尺寸和有關(guān)材料物理參數(shù)的關(guān)系，從而優(yōu)化材料的尺寸結(jié)構(gòu)，選擇最合適的壓電相和磁致伸縮相材料，并研究磁電系數(shù)對外加強偏置磁場的響應(yīng)關(guān)系，提高實際應(yīng)用價值。

　　審查小組成員: 肖振軍教授、童培慶教授、張寧教授、馬余強教授(南京大學物理學院) 、萬建國教授(南京大學物理學院)

　　時間: 4月16日周一下午兩點

　　地點: 行健樓401

　　第二篇：博士后開題報告（附圖）

　　博士后開題報告

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