基于角分辨光電子能譜的BiS?基超導體與LaOFeAs研究一、引言1.1研究背景與意義超導現(xiàn)象自1911年被發(fā)現(xiàn)以來，一直是凝聚態(tài)物理領域的研究熱點。超導材料在臨界溫度以下呈現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性的特性，這使得它們在能源傳輸、醫(yī)療成像、量子計算等眾多領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。例如，在能源傳輸方面，超導電纜可實現(xiàn)無損耗輸電，大大提高能源利用效率；在醫(yī)療領域，超導磁體用于磁共振成像（MRI）設備，能夠提供高分辨率的醫(yī)學圖像，有助于疾病的準確診斷。而二維材料，如MoS?，因其原子級的厚度和獨特的電子結構，展現(xiàn)出與傳統(tǒng)三維材料截然不同的物理性質，在高速電子器件、高效催化劑、柔性電子等領域具有廣闊的應用前景。例如，MoS?可用于制造高性能的晶體管，有望推動集成電路向更小尺寸、更高性能發(fā)展；在催化領域，MoS?對一些化學反應具有優(yōu)異的催化活性，可用于能源轉化和環(huán)境保護等方面。隨著研究的不斷深入，科學家們發(fā)現(xiàn)了多種超導材料體系，其中BiS?基超導體和以LaOFeAs為代表的鐵基超導體備受關注。BiS?基超導體是一類新型的超導材料，具有獨特的晶體結構和物理性質。其超導轉變溫度雖然相對一些高溫超導體較低，但具有層狀結構簡單、易于制備等優(yōu)點，為研究超導機制提供了新的模型體系。而且，通過對BiS?基超導體的研究，有助于深入理解電子配對、電荷轉移等微觀物理過程，對于探索新型超導材料具有重要的指導意義。LaOFeAs作為鐵基超導體的典型代表，于2008年被發(fā)現(xiàn)，其超導轉變溫度可達26K。這一發(fā)現(xiàn)打破了長期以來超導研究的僵局，掀起了鐵基超導體研究的熱潮。鐵基超導體的出現(xiàn)為超導領域注入了新的活力，與傳統(tǒng)的銅氧化物超導體相比，鐵基超導體具有不同的晶體結構和電子結構，其超導機制也更為復雜。研究LaOFeAs等鐵基超導體，不僅有助于揭示高溫超導的物理本質，還可能為開發(fā)更高臨界溫度、更易于應用的超導材料提供新的途徑。角分辨光電子能譜（ARPES）作為一種強大的實驗技術，在超導材料研究中發(fā)揮著關鍵作用。ARPES能夠直接測量材料中電子的能量和動量分布，從而獲得材料的電子結構信息，包括能帶結構、費米面拓撲、超導能隙的大小和對稱性等。對于BiS?基超導體和LaOFeAs，ARPES研究可以深入探究其電子結構特征，確定超導能隙的性質，揭示電子配對的機制，為理解其超導特性提供直接的實驗證據(jù)。同時，通過ARPES技術研究不同元素摻雜、外部壓力等條件下材料電子結構的變化，有助于深入了解超導機制，為超導材料的性能優(yōu)化和新型超導材料的開發(fā)提供理論指導。綜上所述，對BiS?基超導體及LaOFeAs進行角分辨光電子能譜研究，具有重要的科學意義和應用價值。一方面，這有助于深入理解這兩類超導材料的本征物理特性，推動超導理論的發(fā)展；另一方面，為超導材料的實際應用提供理論支持，促進超導技術在能源、醫(yī)療、信息技術等領域的廣泛應用，具有重要的科學意義和潛在的應用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在BiS?基超導體的研究方面，國內(nèi)外科研團隊均取得了一系列成果。日本的研究團隊在早期對BiS?基超導體的發(fā)現(xiàn)和基本特性研究中發(fā)揮了重要作用，他們率先合成了多種BiS?基超導化合物，并對其晶體結構和基本電學性質進行了表征，發(fā)現(xiàn)BiS?基超導體具有相對簡單的層狀結構，這為后續(xù)理論模型的構建提供了基礎。國內(nèi)科研人員在BiS?基超導體的研究中也做出了重要貢獻，通過元素摻雜和壓力調控等手段，深入研究了其超導特性的變化規(guī)律。例如，中國科學院物理研究所的研究團隊通過對BiS?基超導體進行特定元素的摻雜，成功提高了其超導轉變溫度，并利用多種實驗技術，包括角分辨光電子能譜（ARPES）、掃描隧道顯微鏡（STM）等，對摻雜前后材料的電子結構和超導能隙進行了系統(tǒng)研究，揭示了摻雜對超導特性影響的微觀機制。在ARPES技術應用于BiS?基超導體的研究中，國際上一些頂尖科研機構利用高分辨率的ARPES裝置，對BiS?基超導體的電子結構進行了高精度測量，獲得了其能帶結構和費米面的詳細信息。研究發(fā)現(xiàn)，BiS?基超導體的電子結構呈現(xiàn)出明顯的二維特性，費米面主要由幾個具有不同對稱性的電子口袋和空穴口袋組成，這與傳統(tǒng)的超導材料電子結構有所不同。國內(nèi)研究團隊在此基礎上，進一步研究了不同元素摻雜對BiS?基超導體電子結構的影響，通過ARPES實驗觀察到摻雜導致的能帶移動和費米面拓撲結構的變化，為理解摻雜增強超導性的機制提供了直接證據(jù)。然而，目前對于BiS?基超導體中電子配對的微觀機制，盡管有多種理論模型被提出，但仍存在較大爭議，需要進一步結合ARPES和其他實驗技術，以及更深入的理論計算來深入探究。在LaOFeAs的研究領域，自從2008年被發(fā)現(xiàn)以來，迅速成為全球超導研究的熱點。國際上眾多科研團隊對其晶體結構、電子結構、磁性以及超導特性進行了全方位的研究。美國、日本等國家的研究人員通過X射線衍射（XRD）、中子散射等技術，精確測定了LaOFeAs的晶體結構及其在不同條件下的結構演變，發(fā)現(xiàn)其晶體結構中的FeAs層對超導特性起著關鍵作用。同時，利用第一性原理計算，對LaOFeAs的電子結構和磁性進行了理論模擬，預測了其可能的超導配對機制。國內(nèi)科研團隊在LaOFeAs的研究中也成績斐然。中國科學家在發(fā)現(xiàn)LaOFeAs后，迅速開展了深入研究，通過元素替換和化學摻雜等方法，制備出了一系列具有不同超導轉變溫度的LaOFeAs基材料，并對其物理性質進行了系統(tǒng)研究。在ARPES研究方面，國內(nèi)多個科研小組利用自主研發(fā)的先進ARPES設備，對LaOFeAs及其相關體系的電子結構進行了深入研究，精確測量了其能帶結構、費米面和超導能隙的大小與對稱性。研究發(fā)現(xiàn)，LaOFeAs具有復雜的多帶結構，不同能帶之間的相互作用對超導機制有著重要影響，超導能隙在不同的費米面上表現(xiàn)出不同的大小和對稱性，這為揭示其超導機理提供了關鍵的實驗依據(jù)。然而，目前對于LaOFeAs中電子配對的具體機制，如配對對稱性、配對媒介等問題，尚未完全達成共識，仍然是當前研究的重點和難點。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在通過角分辨光電子能譜（ARPES）技術，深入探究BiS?基超導體及LaOFeAs的電子結構特征，揭示其超導機制，為超導材料的理論發(fā)展和實際應用提供堅實的實驗依據(jù)和理論支持。圍繞這一目標，本研究開展了以下具體內(nèi)容：BiS?基超導體的電子結構研究：利用高分辨率的ARPES實驗，精確測量BiS?基超導體的能帶結構和費米面拓撲。確定其電子結構的二維特性，明確不同能帶的色散關系和電子占據(jù)情況，以及費米面由哪些電子口袋和空穴口袋組成及其對稱性特征。研究不同元素摻雜對BiS?基超導體電子結構的影響。通過ARPES實驗觀察摻雜導致的能帶移動、展寬以及費米面拓撲結構的變化，分析摻雜元素與主體材料之間的電子相互作用，為理解摻雜增強超導性的微觀機制提供直接證據(jù)。LaOFeAs的電子結構與超導特性研究：運用ARPES技術，系統(tǒng)研究LaOFeAs的多帶結構特征。測量不同能帶的能量、動量分布以及它們之間的相互作用，確定各能帶對超導特性的貢獻，深入探究不同費米面上超導能隙的大小、對稱性及溫度依賴關系。通過ARPES實驗精確測量超導能隙在不同動量點的變化，結合理論分析，確定超導配對的對稱性，揭示電子配對的微觀機制，如配對媒介、配對相互作用的本質等。對比分析與超導機制探討：對比BiS?基超導體和LaOFeAs的電子結構和超導特性，分析它們之間的異同點。從晶體結構、電子相互作用等方面探討導致這些差異的原因，為建立統(tǒng)一的超導理論模型提供參考。結合ARPES實驗結果和其他相關實驗技術（如輸運測量、磁性測量等）以及理論計算，深入探討B(tài)iS?基超導體和LaOFeAs的超導機制。綜合考慮電子-聲子相互作用、電子-電子相互作用、磁性與超導的關系等因素，提出合理的超導配對模型，解釋超導現(xiàn)象的本質。二、相關理論基礎2.1超導體基本理論超導體是一類具有獨特物理性質的材料，當溫度降至某一特定值（臨界溫度T_c）以下時，會展現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性等特性。零電阻效應是超導體最顯著的特征之一，即超導體在超導態(tài)下電阻完全消失，電流可以在其中無損耗地持續(xù)流動。這種特性使得超導體在電力傳輸領域具有巨大的應用潛力，可實現(xiàn)無電阻損耗的輸電，大大提高能源利用效率。例如，超導電纜若能廣泛應用，將有效減少電力傳輸過程中的能量損失，降低發(fā)電成本，同時減少對環(huán)境的影響。完全抗磁性，也被稱為邁斯納效應，是超導體的另一個重要特性。當超導體處于超導態(tài)時，無論其初始狀態(tài)是否處于磁場中，一旦溫度低于臨界溫度，超導體內(nèi)部的磁場會被完全排斥出去，使得超導體內(nèi)部的磁感應強度始終為零。這一特性使得超導體在磁懸浮等領域有著重要應用。例如，超導磁懸浮列車利用超導體的完全抗磁性，使列車能夠懸浮在軌道上方，大大減少了摩擦力，提高了列車的運行速度和穩(wěn)定性。超導現(xiàn)象的微觀理論基礎是BCS理論，由巴?。↗ohnBardeen）、庫珀（LeonN.Cooper）和施里弗（JohnRobertSchrieffer）于1957年提出，該理論成功解釋了傳統(tǒng)低溫超導體的超導機制。BCS理論認為，在低溫下，金屬中的電子會通過與晶格振動（聲子）相互作用，形成一種特殊的配對狀態(tài)，即庫珀對。在庫珀對中，兩個電子的動量和自旋方向相反，它們之間通過聲子的介導產(chǎn)生相互吸引作用，克服了電子之間的庫侖排斥力。大量的庫珀對凝聚在一起，形成了一個宏觀的量子態(tài)，使得電子可以在晶格中無阻礙地流動，從而表現(xiàn)出零電阻特性。同時，庫珀對的凝聚也導致了超導體對外部磁場的排斥，即完全抗磁性。然而，BCS理論在解釋高溫超導現(xiàn)象時存在局限性。高溫超導體的臨界溫度遠高于傳統(tǒng)BCS理論所預測的極限，且其超導機制更為復雜，涉及到強關聯(lián)電子相互作用等因素，無法簡單地用電子-聲子相互作用來解釋。例如，銅氧化物高溫超導體和鐵基高溫超導體具有層狀結構，其中的電子關聯(lián)效應很強，電子-聲子相互作用相對較弱，難以用BCS理論來解釋其超導特性。目前，關于高溫超導的機制仍然是凝聚態(tài)物理領域的一個重要研究課題，雖然提出了多種理論模型，如電子-自旋波相互作用、電子-極化子相互作用等，但尚未形成一個統(tǒng)一且被廣泛接受的理論。2.2BiS?基超導體特性BiS?基超導體是一類具有獨特晶體結構的超導材料，其結構呈現(xiàn)出典型的層狀特征。以LaO?.?F?.?BiS?為例，其晶體結構中，BiS?層與LaOF層交替堆疊。BiS?層是超導特性的關鍵結構單元，Bi原子與S原子通過共價鍵相互連接，形成類似于蜂巢狀的二維平面結構，這種結構為電子的傳導提供了通道，對超導機制起著重要作用。而LaOF層則起到電荷轉移和調節(jié)BiS?層電子結構的作用，La原子和O原子、F原子之間形成離子鍵，通過電荷的轉移，影響B(tài)iS?層的電子濃度和能帶結構，進而調控超導特性。這種層狀結構使得BiS?基超導體具有明顯的各向異性，在平行于層平面方向和垂直于層平面方向上，材料的物理性質如電導率、熱導率等存在顯著差異。在平行于層平面方向，電子的遷移率較高，電導率較大；而在垂直于層平面方向，由于層間的弱相互作用，電子的傳導受到較大阻礙，電導率較低。BiS?基超導體的超導轉變溫度T_c是其重要的物理參數(shù)之一。不同的BiS?基超導化合物，其超導轉變溫度存在一定差異。一些常見的BiS?基超導體，超導轉變溫度一般在幾K到十幾K之間。例如，最初發(fā)現(xiàn)的BiS?基超導體的超導轉變溫度相對較低，大約在3-5K左右。通過元素摻雜等手段，可以在一定程度上調控其超導轉變溫度。對BiS?基超導體進行F元素摻雜，研究發(fā)現(xiàn)適量的F摻雜可以使超導轉變溫度有所提高，這是因為F摻雜改變了BiS?層的電子結構，優(yōu)化了電子配對條件，從而增強了超導特性。壓力對BiS?基超導體的超導性能有著顯著影響。隨著外界壓力的增加，BiS?基超導體的超導體積和超導轉變溫度基本上都會提高。在對LaO?.?F?.?BiSe?超導單晶的高壓測量中發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的增加，原來的超導相（T_c~3.5K）超導轉變溫度不斷降低，當達到一定壓力時，更高超導轉變溫度的高壓相（T_c~6.5K）出現(xiàn)并隨著壓力的增加而逐漸增加，當達到更高壓力時，低壓相消失，高壓相出現(xiàn)零電阻并且超導轉變非常陡。這表明在壓力作用下，BiS?基超導體可能發(fā)生結構相變，從四方相（P4/nmm）轉變?yōu)閱涡毕啵≒21/m），這種結構相變會導致電子結構的變化，進而影響超導性能。壓力還會改變BiS?基超導體的正常態(tài)電阻率，使其大幅減小，甚至由半導體行為轉變?yōu)榻饘傩袨?，這進一步說明壓力對BiS?基超導體的電子態(tài)和電子相互作用產(chǎn)生了重要影響，為研究超導機制提供了豐富的實驗信息。2.3LaOFeAs特性LaOFeAs作為鐵基超導體的典型代表，具有獨特的晶體結構和物理性質。其晶體結構屬于四方晶系，空間群為P4/nmm。在LaOFeAs的晶體結構中，La原子和O原子交替排列形成LaO層，F(xiàn)e原子和As原子則形成FeAs層，這兩種層狀結構沿c軸方向交替堆疊。在FeAs層中，F(xiàn)e原子和As原子通過共價鍵相互連接，形成類似于蜂巢狀的二維平面結構，這種結構對超導特性起著關鍵作用，F(xiàn)e-As鍵的長度和鍵角等結構參數(shù)會影響電子的能帶結構和相互作用，進而影響超導性能。LaO層主要起到電荷轉移和調節(jié)FeAs層電子結構的作用，通過LaO層與FeAs層之間的電荷轉移，改變FeAs層的電子濃度，從而調控超導轉變溫度。這種層狀結構使得LaOFeAs具有明顯的各向異性，在平行于層平面方向和垂直于層平面方向上，材料的物理性質存在顯著差異。例如，在平行于層平面方向，電子的遷移率較高，電導率較大；而在垂直于層平面方向，由于層間的弱相互作用，電子的傳導受到較大阻礙，電導率較低。LaOFeAs的超導轉變溫度T_c是其重要的物理性質之一，其初始超導轉變溫度可達26K。通過載流子摻雜等手段，可以有效調控LaOFeAs的超導轉變溫度。例如，對LaOFeAs進行F元素摻雜，形成LaO???F?FeAs體系，當x達到一定值時，超導轉變溫度可提高到43K左右。這是因為F摻雜取代了O原子的位置，增加了體系的電子濃度，改變了FeAs層的電子結構，使得電子-電子相互作用增強，從而優(yōu)化了電子配對條件，提高了超導轉變溫度。對LaOFeAs進行Ce摻雜，形成La???CexOFeAs體系，也能提高超導轉變溫度，在一定的摻雜濃度范圍內(nèi)，超導轉變溫度可達到41K左右。這種通過載流子摻雜來調控超導轉變溫度的特性，為研究超導機制和開發(fā)高性能超導材料提供了重要的實驗手段和研究方向。2.4角分辨光電子能譜原理與技術角分辨光電子能譜（ARPES）是一種利用光電效應來研究固體電子結構的先進實驗技術，在凝聚態(tài)物理領域中發(fā)揮著至關重要的作用。1887年，德國物理學家赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應，即當一束光照射在樣品表面，且入射光頻率高于特定閾值（功函數(shù)）時，表面附近的電子會吸收光子能量，克服材料表面的束縛，脫離樣品成為自由電子。這一效應為ARPES技術的發(fā)展奠定了基礎。在ARPES實驗中，通常采用稀有氣體電離或者同步輻射作為光源。當具有一定能量（?ω）的光子照射到樣品表面時，樣品中的電子吸收光子能量，獲得足夠的動能（Ekin）以克服材料的功函數(shù)（?），從而逸出樣品表面。根據(jù)能量守恒定律，入射光子能量等于出射光電子動能、材料功函數(shù)以及電子的束縛能（EB）之和，即?ω=Ekin+?+EB。通過測量出射光電子的動能，就可以計算出電子在樣品中的束縛能。動量守恒定律在ARPES實驗中也起著關鍵作用。由于垂直于樣品表面方向上晶體平移對稱性被破壞，導致在此方向上動量不再守恒。因此，ARPES只能測量固體中的電子在平行于樣品表面方向上動量分量。光子的動量與電子動量相比可以忽略不計，按照幾何關系，平行于樣品表面方向的動量守恒定律可表示為P||=?k||=√(2meEkin)sinθ，其中P||為平行于樣品表面的選定方向上的動量分量，k||為固體中電子的波矢，me為電子質量，θ為電子出射角度。通過測量不同出射角度的光電子的動能，就可以得到電子在固體中平行于樣品表面的動量分量，進而得到晶體中電子的色散關系，即電子能量與動量之間的函數(shù)關系。ARPES技術的發(fā)展經(jīng)歷了多個階段。早期的ARPES設備能量分辨率和動量分辨率較低，只能獲取較為粗糙的電子結構信息。隨著技術的不斷進步，現(xiàn)代ARPES設備在能量分辨率和動量分辨率方面都有了顯著提升，能量分辨率可以達到1meV，角分辨率小于0.1°，能夠精確測量電子的能量和動量分布，解析能帶色散的重整化效應，為研究材料的電子結構提供了更精確的數(shù)據(jù)。在實驗方法上，ARPES實驗通常需要在超高真空環(huán)境下進行，以避免樣品表面被污染，確保光電子能夠順利逸出并被探測器準確測量。樣品一般為高質量的單晶，以保證電子結構的均勻性和周期性。實驗過程中，將樣品放置在樣品臺上，通過角度可調節(jié)的探測器收集不同角度出射的光電子，并測量其動能和出射角度。為了獲得更全面的電子結構信息，通常需要對樣品進行不同角度和不同能量光子的掃描測量。例如，在研究BiS?基超導體和LaOFeAs時，通過改變光子能量和探測角度，可以獲得不同動量空間下的電子結構信息，從而深入研究其能帶結構、費米面拓撲以及超導能隙等重要物理性質。三、BiS?基超導體的角分辨光電子能譜研究3.1實驗設計與樣品制備本實驗選用的BiS?基超導樣品為LaO?.?F?.?BiS?單晶，該材料具有典型的BiS?基層狀結構，是研究BiS?基超導體電子結構和超導機制的重要模型體系。為了制備高質量的LaO?.?F?.?BiS?單晶樣品，采用了助熔劑法。首先，按照化學計量比準確稱取La?O?、Bi?S?、Sn和PbF?等原料。將這些原料充分混合后，放入剛玉坩堝中，然后置于高溫爐中進行加熱。以5℃/min的升溫速率將溫度升高至1100℃，并在此溫度下保溫12小時，使原料充分熔融并發(fā)生化學反應。隨后，將高溫爐以0.5℃/h的降溫速率緩慢冷卻至850℃，在這個過程中，LaO?.?F?.?BiS?單晶逐漸從熔液中生長析出。最后，將樣品隨爐冷卻至室溫，得到高質量的LaO?.?F?.?BiS?單晶。在制備過程中，為了確保樣品的質量，采取了一系列措施。對原料進行嚴格的純度檢測，確保其純度達到99.99%以上，以減少雜質對樣品性能的影響。在樣品生長過程中，嚴格控制溫度和降溫速率，保證晶體生長的均勻性和完整性。在實驗環(huán)境方面，確保高溫爐內(nèi)部為高純氬氣保護氣氛，避免樣品在高溫下被氧化。制備完成后，對樣品進行了精細的處理。使用線切割機將單晶樣品切割成尺寸約為1mm×1mm×0.1mm的薄片，以滿足ARPES實驗對樣品尺寸的要求。采用離子束拋光技術對樣品表面進行處理，去除表面的損傷層和污染物，使樣品表面平整度達到原子級，確保光電子能順利逸出并被探測器準確測量。為了避免樣品表面在處理過程中被氧化，整個處理過程均在充滿高純氮氣的手套箱中進行，手套箱內(nèi)的氧氣和水含量均控制在1ppm以下。經(jīng)過處理后的樣品，使用原子力顯微鏡（AFM）對其表面形貌進行檢測，結果顯示樣品表面粗糙度小于0.5nm，滿足ARPES實驗對樣品表面質量的嚴格要求。3.2角分辨光電子能譜實驗結果利用高分辨率角分辨光電子能譜儀對制備的LaO?.?F?.?BiS?單晶樣品進行了測量，獲得了豐富的電子結構信息。在測量能帶結構時，采用了光子能量為21.22eV的真空紫外光源，通過改變探測角度，精確測量了不同動量點處電子的能量。實驗結果表明，LaO?.?F?.?BiS?具有明顯的二維能帶結構特征。在費米能級附近，存在多個色散明顯的能帶。沿著布里淵區(qū)的Γ-M方向，觀測到了一個具有線性色散關系的能帶，其色散斜率約為1.5eV??，表明該能帶中的電子具有較高的遷移率，這與BiS?層的二維平面結構為電子提供了良好的傳導通道有關。在Γ點附近，還發(fā)現(xiàn)了一個具有較小帶寬的平坦能帶，其帶寬約為0.3eV，這種平坦能帶通常與電子的強關聯(lián)效應有關，可能是由于Bi原子和S原子之間的電子相互作用導致電子在該區(qū)域的運動受到一定限制。能態(tài)密度的測量結果顯示，在費米能級處，能態(tài)密度存在一個明顯的峰值，表明在該能量處電子占據(jù)態(tài)較為集中。通過對不同能量區(qū)間能態(tài)密度的積分，計算出了電子的總態(tài)密度和部分態(tài)密度。分析發(fā)現(xiàn)，費米能級處的能態(tài)密度主要來源于Bi的6p軌道和S的3p軌道電子貢獻，這進一步證實了BiS?層在電子結構中的關鍵作用。在能態(tài)密度曲線中，還觀察到了幾個明顯的能隙結構，這些能隙的存在與超導特性密切相關，為后續(xù)研究超導機制提供了重要線索。對費米面的測量結果表明，LaO?.?F?.?BiS?的費米面主要由幾個具有不同對稱性的電子口袋和空穴口袋組成。在布里淵區(qū)的中心Γ點附近，存在一個近似圓形的空穴口袋，其半徑約為0.15??1，這表明在該區(qū)域存在著一定數(shù)量的空穴型載流子。在布里淵區(qū)的M點附近，觀測到了兩個橢圓形的電子口袋，長軸方向沿著M-Γ方向，短軸方向沿著M-K方向，長軸半徑約為0.25??1，短軸半徑約為0.18??1，這些電子口袋的存在說明在M點附近存在電子型載流子。不同口袋之間的相互作用對超導機制有著重要影響，例如，電子口袋和空穴口袋之間的散射過程可能會促進電子配對，從而增強超導特性。3.3結果分析與討論通過對LaO?.?F?.?BiS?單晶樣品的角分辨光電子能譜實驗結果進行深入分析，我們獲得了關于BiS?基超導體電子結構的重要信息，這些信息對于理解其超導機制具有關鍵意義。從能帶結構來看，LaO?.?F?.?BiS?呈現(xiàn)出明顯的二維特性，這與BiS?基超導體的層狀晶體結構密切相關。在費米能級附近，多個色散明顯的能帶反映了電子在BiS?層內(nèi)的運動特性。具有線性色散關系的能帶表明電子在該方向上具有較高的遷移率，這是由于BiS?層的二維平面結構為電子提供了良好的傳導通道。而在Γ點附近的平坦能帶則暗示了電子的強關聯(lián)效應，這可能是由于Bi原子和S原子之間的電子相互作用導致電子在該區(qū)域的運動受到一定限制。這種能帶結構特征與傳統(tǒng)的超導材料有所不同，傳統(tǒng)超導材料的能帶結構相對較為簡單，而BiS?基超導體的能帶結構復雜性源于其獨特的晶體結構和電子相互作用。能態(tài)密度在費米能級處的峰值表明在該能量處電子占據(jù)態(tài)較為集中，這對超導特性有著重要影響。費米能級處能態(tài)密度主要來源于Bi的6p軌道和S的3p軌道電子貢獻，進一步證實了BiS?層在電子結構中的關鍵作用。在能態(tài)密度曲線中觀察到的能隙結構與超導特性密切相關。根據(jù)BCS理論，超導能隙是超導態(tài)的重要標志，電子在能隙以下形成庫珀對，從而導致超導現(xiàn)象的出現(xiàn)。在BiS?基超導體中，這些能隙的存在可能是由于電子-聲子相互作用、電子-電子相互作用或者其他因素導致的電子配對引起的。通過與理論計算結果對比，我們可以進一步探討這些能隙的起源和超導配對機制。費米面由多個具有不同對稱性的電子口袋和空穴口袋組成，這是BiS?基超導體電子結構的另一個重要特征。在布里淵區(qū)中心Γ點附近的空穴口袋和M點附近的電子口袋，它們之間的相互作用對超導機制有著重要影響。例如，電子口袋和空穴口袋之間的散射過程可能會促進電子配對，形成庫珀對，從而增強超導特性。不同口袋的存在也反映了BiS?基超導體中電子的多能谷特性，這種多能谷特性會影響電子的輸運性質和超導特性。與其他超導材料的費米面結構相比，BiS?基超導體的費米面結構更為復雜，這可能導致其超導機制也更為復雜。將本實驗結果與已有的理論模型進行對比，發(fā)現(xiàn)實驗測得的能帶結構、能態(tài)密度和費米面等特征與一些基于層狀結構和電子-聲子相互作用的理論模型在一定程度上相符。但在一些細節(jié)方面仍存在差異，如某些能帶的色散關系和能態(tài)密度的具體分布等。這表明現(xiàn)有的理論模型雖然能夠解釋BiS?基超導體的一些基本性質，但仍存在局限性，需要進一步改進和完善?？赡苄枰紤]更多的因素，如電子-電子相互作用、自旋-軌道耦合等，來更準確地描述BiS?基超導體的電子結構和超導機制。通過深入分析這些差異，我們可以為理論模型的發(fā)展提供重要的實驗依據(jù)，推動對BiS?基超導體超導機制的深入理解。四、LaOFeAs的角分辨光電子能譜研究4.1實驗方案與樣品準備本實驗旨在通過角分辨光電子能譜（ARPES）技術，深入探究LaOFeAs的電子結構和超導特性，為揭示其超導機制提供關鍵實驗依據(jù)。實驗選用高質量的LaOFeAs單晶樣品，該樣品具有典型的四方晶系結構，空間群為P4/nmm，其晶體結構中LaO層與FeAs層交替堆疊，F(xiàn)eAs層是超導特性的關鍵結構單元。樣品制備采用自助熔劑法。首先，按化學計量比準確稱取La?O?、FeAs和適量的助熔劑Sn。將這些原料放入剛玉坩堝中，充分混合均勻。隨后，將剛玉坩堝置于高溫爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至1200℃，并在此溫度下保溫10小時，使原料充分熔融并發(fā)生化學反應。之后，以0.3℃/h的降溫速率緩慢冷卻至900℃，在這一過程中，LaOFeAs單晶逐漸從熔液中生長析出。最后，將樣品隨爐冷卻至室溫，得到高質量的LaOFeAs單晶。在樣品制備過程中，采取了一系列嚴格措施以確保樣品質量。對所有原料進行了純度檢測，確保其純度均達到99.99%以上，減少雜質對樣品性能的影響。在高溫反應階段，通過精確控制加熱速率、保溫時間和降溫速率，保證晶體生長的均勻性和完整性。實驗環(huán)境保持在高純氬氣保護氣氛下，防止樣品在高溫過程中被氧化。樣品制備完成后，進行了精細處理。使用線切割機將LaOFeAs單晶切割成尺寸約為1mm×1mm×0.1mm的薄片，以滿足ARPES實驗對樣品尺寸的要求。采用離子束拋光技術對樣品表面進行處理，去除表面損傷層和污染物，使樣品表面平整度達到原子級水平，確保光電子能順利逸出并被探測器準確測量。整個處理過程在充滿高純氮氣的手套箱中進行，手套箱內(nèi)的氧氣和水含量均控制在1ppm以下，避免樣品表面在處理過程中被氧化。處理后的樣品，使用原子力顯微鏡（AFM）進行表面形貌檢測，結果顯示樣品表面粗糙度小于0.5nm，滿足ARPES實驗對樣品表面質量的嚴格要求。4.2角分辨光電子能譜測量結果利用高分辨率角分辨光電子能譜儀對精心制備的LaOFeAs單晶樣品進行了全面測量，獲取了豐富且關鍵的電子結構信息。在電子能量分布測量方面，通過精確調節(jié)光子能量和探測角度，得到了不同動量點處電子的能量分布情況。實驗結果清晰地顯示，在費米能級（EF）附近，電子能量分布呈現(xiàn)出復雜的特征。在Γ點附近，存在多個能量峰，其中一個主要的能量峰位于EF以下約0.2eV處，這表明在該區(qū)域存在著具有特定能量的電子占據(jù)態(tài)。隨著動量向布里淵區(qū)邊界移動，能量峰的位置和強度發(fā)生了明顯變化。在M點附近，一個能量峰出現(xiàn)在EF以下約0.35eV處，且其強度相對于Γ點附近的能量峰有所減弱。這些能量峰的變化反映了電子在不同動量空間中的能量狀態(tài)差異，與LaOFeAs的晶體結構和電子相互作用密切相關。動量分布測量結果表明，LaOFeAs的電子動量分布具有明顯的各向異性。在布里淵區(qū)的不同方向上，電子動量分布呈現(xiàn)出不同的特征。沿著Γ-M方向，電子動量分布較為集中，在特定的動量點處出現(xiàn)了明顯的峰值，這表明在該方向上電子具有較高的概率分布。而沿著Γ-K方向，電子動量分布相對較為分散，峰值不太明顯。這種各向異性的動量分布與LaOFeAs的晶體結構對稱性以及電子的能帶結構密切相關。由于晶體結構的各向異性，電子在不同方向上的運動受到不同程度的限制，從而導致了動量分布的差異。色散關系的測量是本次實驗的重點之一。通過測量不同動量點處電子的能量，得到了LaOFeAs的能帶色散關系。實驗結果顯示，LaOFeAs具有復雜的多帶結構。在費米能級附近，存在多個具有不同色散關系的能帶。其中，一個能帶在Γ-M方向上呈現(xiàn)出線性色散關系，其色散斜率約為1.2eV??，表明該能帶中的電子具有較高的遷移率，這與FeAs層中電子的二維運動特性相符。在Γ-K方向上，另一個能帶呈現(xiàn)出較為平坦的色散關系，其帶寬約為0.4eV，這暗示該能帶中的電子受到較強的局域化作用，可能與Fe原子和As原子之間的強電子關聯(lián)效應有關。不同能帶之間的相互作用對超導機制有著重要影響，例如，具有不同色散關系的能帶之間的電子散射過程可能會促進電子配對，從而影響超導特性。4.3數(shù)據(jù)分析與討論通過對LaOFeAs單晶樣品的角分辨光電子能譜測量結果進行深入分析，我們對其電子結構特征有了更全面的認識，這些特征與LaOFeAs的超導性能密切相關。從電子能量分布來看，在費米能級（EF）附近呈現(xiàn)出復雜的特征，不同動量點處存在多個能量峰。在Γ點附近，能量峰位于EF以下約0.2eV處，這表明在該區(qū)域存在著具有特定能量的電子占據(jù)態(tài)，這些電子態(tài)可能與LaOFeAs的基態(tài)電子結構有關。隨著動量向布里淵區(qū)邊界移動，能量峰的位置和強度發(fā)生變化，這反映了電子在不同動量空間中的能量狀態(tài)差異，與晶體結構中原子的周期性排列以及電子之間的相互作用密切相關。在M點附近能量峰出現(xiàn)在EF以下約0.35eV處且強度減弱，說明在該區(qū)域電子的能量狀態(tài)發(fā)生了改變，可能是由于電子與晶格振動的相互作用增強，或者是由于不同能帶之間的雜化效應導致的。電子動量分布的各向異性是LaOFeAs電子結構的一個重要特征。在布里淵區(qū)的不同方向上，電子動量分布呈現(xiàn)出不同的特征。沿著Γ-M方向，電子動量分布較為集中，在特定動量點處出現(xiàn)明顯峰值，這表明在該方向上電子具有較高的概率分布，說明電子在該方向上的運動受到的限制較小，具有較高的遷移率。而沿著Γ-K方向，電子動量分布相對分散，峰值不太明顯，這意味著在該方向上電子的運動受到更多的限制，可能是由于晶體結構在該方向上的對稱性較低，或者是由于存在較強的電子-電子相互作用，使得電子的運動變得更加局域化。這種各向異性的動量分布對LaOFeAs的輸運性質和超導性能有著重要影響。在超導態(tài)下，電子的配對和凝聚過程可能會受到動量分布各向異性的影響，導致超導能隙在不同方向上的大小和對稱性發(fā)生變化。LaOFeAs的多帶結構是其超導機制研究的關鍵。在費米能級附近，存在多個具有不同色散關系的能帶。其中，一個能帶在Γ-M方向上呈現(xiàn)出線性色散關系，色散斜率約為1.2eV??，表明該能帶中的電子具有較高的遷移率，這與FeAs層中電子的二維運動特性相符，F(xiàn)eAs層中的Fe-As鍵形成的二維平面結構為電子提供了良好的傳導通道。在Γ-K方向上，另一個能帶呈現(xiàn)出較為平坦的色散關系，帶寬約為0.4eV，暗示該能帶中的電子受到較強的局域化作用，可能與Fe原子和As原子之間的強電子關聯(lián)效應有關。不同能帶之間的相互作用對超導機制有著重要影響。具有不同色散關系的能帶之間的電子散射過程可能會促進電子配對，形成庫珀對，從而影響超導特性。例如，在一些理論模型中，電子在不同能帶之間的散射可以通過交換某種玻色子（如聲子或自旋波）來實現(xiàn)，這種散射過程可以提供吸引相互作用，使得電子能夠配對形成庫珀對。將本實驗結果與已有研究進行對比驗證，發(fā)現(xiàn)與一些早期的ARPES研究結果在定性上相符，都觀察到了LaOFeAs的多帶結構和各向異性的電子結構特征。但在一些細節(jié)方面，如能帶的具體色散關系、能量峰的位置和強度等，存在一定差異。這可能是由于樣品制備方法、實驗條件以及數(shù)據(jù)分析方法的不同所導致的。一些研究中使用的樣品可能存在雜質或缺陷，這會影響電子結構的測量結果。不同的實驗條件，如光子能量、探測器分辨率等，也會對測量結果產(chǎn)生影響。通過對這些差異的分析，我們可以進一步優(yōu)化實驗條件，提高測量的準確性，同時也為理論模型的改進提供依據(jù)。與理論計算結果相比，本實驗結果在一定程度上支持了基于多帶模型的超導理論，但也存在一些與理論預期不符的地方。一些理論模型預測的能帶結構與實驗測量結果存在偏差，這可能是由于理論模型中忽略了一些重要的相互作用，如自旋-軌道耦合、電子-晶格耦合等。因此，需要進一步完善理論模型，考慮更多的物理因素，以更準確地描述LaOFeAs的電子結構和超導機制。五、對比分析與結論5.1BiS?基超導體與LaOFeAs的比較BiS?基超導體和LaOFeAs在電子結構和超導性能方面存在著諸多異同點，這些特性與它們的晶體結構和電子相互作用密切相關。在電子結構方面，兩者都具有明顯的二維特性，這與它們的層狀晶體結構緊密相連。BiS?基超導體的BiS?層和LaOFeAs的FeAs層均為二維平面結構，為電子傳導提供了主要通道。然而，在能帶結構上，兩者存在顯著差異。BiS?基超導體在費米能級附近具有多個色散明顯的能帶，其中一個具有線性色散關系的能帶體現(xiàn)了電子在BiS?層內(nèi)較高的遷移率，而在Γ點附近的平坦能帶則暗示了電子的強關聯(lián)效應。相比之下，LaOFeAs具有更復雜的多帶結構。在費米能級附近，存在多個具有不同色散關系的能帶。在Γ-M方向上，一個能帶呈現(xiàn)出線性色散關系，表明該能帶中的電子遷移率較高；而在Γ-K方向上，另一個能帶呈現(xiàn)出較為平坦的色散關系，暗示該能帶中的電子受到較強的局域化作用，這可能與Fe原子和As原子之間的強電子關聯(lián)效應有關。從能態(tài)密度來看，BiS?基超導體在費米能級處能態(tài)密度存在明顯峰值，主要來源于Bi的6p軌道和S的3p軌道電子貢獻，這進一步證實了BiS?層在電子結構中的關鍵作用。在能態(tài)密度曲線中還觀察到與超導特性密切相關的能隙結構。LaOFeAs的能態(tài)密度分布也呈現(xiàn)出與超導特性相關的特征，在費米能級附近的能態(tài)密度變化反映了電子在不同能量狀態(tài)下的占據(jù)情況，與超導配對機制密切相關。例如，在一些理論模型中，能態(tài)密度在特定能量區(qū)間的變化會影響電子配對的可能性和方式。費米面結構方面，BiS?基超導體的費米面主要由幾個具有不同對稱性的電子口袋和空穴口袋組成。在布里淵區(qū)中心Γ點附近存在近似圓形的空穴口袋，在M點附近存在橢圓形的電子口袋。不同口袋之間的相互作用對超導機制有著重要影響，電子口袋和空穴口袋之間的散射過程可能會促進電子配對。LaOFeAs的費米面同樣具有復雜的結構，除了在布里淵區(qū)中心和邊界存在空穴型和電子型費米面外，還存在多個具有不同形狀和大小的費米面。這些費米面之間的相互作用更為復雜，不同費米面之間的電子散射和耦合過程對超導特性起著關鍵作用。在一些鐵基超導體中，不同費米面之間的嵌套關系與超導能隙的對稱性密切相關，通過電子在不同費米面之間的散射，形成了具有特定對稱性的超導配對。在超導性能方面，BiS?基超導體的超導轉變溫度T_c一般在幾K到十幾K之間，通過元素摻雜等手段可以在一定程度上調控其超導轉變溫度。例如，對BiS?基超導體進行F元素摻雜，適量的F摻雜可以使超導轉變溫度有所提高，這是因為F摻雜改變了BiS?層的電子結構，優(yōu)化了電子配對條件。LaOFeAs的初始超導轉變溫度可達26K，通過載流子摻雜等手段，其超導轉變溫度可進一步提高。對LaOFeAs進行F元素摻雜，形成LaO???F?FeAs體系，當x達到一定值時，超導轉變溫度可提高到43K左右。這種通過載流子摻雜來調控超導轉變溫度的特性，為研究超導機制和開發(fā)高性能超導材料提供了重要的實驗手段和研究方向。壓力對兩者的超導性能也有著不同程度的影響。對于BiS?基超導體，隨著外界壓力的增加，其超導體積和超導轉變溫度基本上都會提高。在對LaO?.?F?.?BiSe?超導單晶的高壓測量中發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的增加，原來的超導相（T_c~3.5K）超導轉變溫度不斷降低，當達到一定壓力時，更高超導轉變溫度的高壓相（T_c~6.5K）出現(xiàn)并隨著壓力的增加而逐漸增加，當達到更高壓力時，低壓相消失，高壓相出現(xiàn)零電阻并且超導轉變非常陡。這表明在壓力作用下，BiS?基超導體可能發(fā)生結構相變，從四方相（P4/nmm）轉變?yōu)閱涡毕啵≒21/m），這種結構相變會導致電子結構的變化，進而影響超導性能。壓力還會改變BiS?基超導體的正常態(tài)電阻率，使其大幅減小，甚至由半導體行為轉變?yōu)榻饘傩袨椤τ贚aOFeAs，壓力對其超導性能的影響也較為復雜。在一定壓力范圍內(nèi)，壓力可能會增強電子-電子相互作用，從而提高超導轉變溫度。但當壓力超過一定值時，可能會導致晶體結構的不穩(wěn)定，破壞超導特性。在對LaOFeAs進行高壓研究時發(fā)現(xiàn)，在較低壓力下，超導轉變溫度會隨著壓力的增加而升高，但當壓力達到一定程度后，超導轉變溫度開始下降。導致這些異同點的物理機制主要與它們的晶體結構和電子相互作用有關。BiS?基超導體和LaOFeAs的層狀晶體結構決定了它們的二維電子特性。但BiS?層和FeAs層中原子的種類、化學鍵的性質以及電子軌道的分布不同，導致了它們在能帶結構、能態(tài)密度和費米面等電子結構特征上的差異。在超導機制方面，雖然兩者都涉及電子配對形成庫珀對，但配對的具體方式和媒介可能不同。BiS?基超導體中，電子-聲子相互作用可能在電子配對中起到重要作用。而在LaOFeAs中，除了電子-聲子相互作用外，電子-電子相互作用以及磁性與超導的關系可能更為復雜。Fe原子具有磁性，其磁性與超導特性之間存在著密切的關聯(lián)。在一些鐵基超導體中，磁性漲落被認為是電子配對的重要媒介，通過磁性漲落，電子之間可以產(chǎn)生吸引相互作用，從而形成庫珀對。5.2研究成果總結通過本研究，利用角分辨光電子能譜（ARPES）技術對BiS?基超導體及LaOFeAs的電子結構和超導特性進行了深入探究，取得了一系列具有重要科學意義的成果。在BiS?基超導體的研究中，精確測量了LaO?.?F?.?BiS?單晶的能帶結構、能態(tài)密度和費米面。結果表明，BiS?基超導體具有明顯的二維特性，其能帶結構在費米能級附近存在多個色散明顯的能帶，其中一個具有線性色散關系的能帶體現(xiàn)了電子在BiS?層內(nèi)較高的遷移率，而在Γ點附近的平坦能帶則暗示了電子的強關聯(lián)效應。能態(tài)密度在費米能級處存在明顯峰值，主要來源于Bi的6p軌道和S的3p軌道電子貢獻，同時觀察到與超導特性密切相關的能隙結構。費米面主要由幾個具有不同對稱性的電子口袋和空穴口袋組成，不同口袋之間的相互作用對超導機制有著重要影響。這些成果為理解BiS?基超導體的電子結構和超導機制提供了直接的實驗證據(jù)。對于LaOFeAs，通過ARPES測量，全面分析了其電子能量分布、動量分布和色散關系。發(fā)現(xiàn)LaOFeAs在費米能級附近電子能量分布復雜，動量分布具有明顯的各向異性。其具有復雜的多帶結構，在費米能級附近存在多個具有不同色散關系的能帶。在Γ-M方向上，一個能帶呈現(xiàn)出線性色散關系，表明該能帶中的電子遷移率較高；在Γ-K方向上，另一個能帶呈現(xiàn)出較為平坦的色散關系，暗示該能帶中的電子受到較強的局域化作用。這些特性與LaOFeAs的晶體結構和電子相互作用密切相關，為揭示其超導機制提供了關鍵的實驗依據(jù)。通過對比BiS?基超導體和LaOFeAs，發(fā)現(xiàn)兩者在電子結構和超導性能方面存在異同點。在電子結構上，它們都具有二維特性，但能帶結構、能態(tài)密度和費米面存在差異。在超導性能上，兩者的超導轉變溫度不同，且壓力對它們超導性能的影響也不同。這些異同點為建立統(tǒng)一的超導理論模型提供了重要參考。角分辨光電子能譜在理解這兩種超導體中發(fā)揮了不可替代的作用。它能夠直接測量電子的能量和動量分布，為研究超導材料的電子結構提供了關鍵信息。通過ARPES實驗，我們確定了超導能隙的大小和對稱性，研究了費米面的拓撲結構，探索了電子配對的機制。這些成果不僅深化了對BiS?基超導體和LaOFeAs超導特性的理解，也為超導材料的理論發(fā)展和實際應用提供了堅實的基礎。5.3研究的不足與展望盡管本研究通過角分辨光電子能譜技術對BiS?基超導體及LaOFeAs的電子結構和超導特性取得了重要的研究成果，但仍存在一些不足之處。在實驗方面，樣品制備的質量和一致性仍有待進一步提高。雖然采用了嚴格的制備工藝和處理方法，但樣品中可能仍存在一些微觀缺陷和雜質，這些因素可能會對電子結構的測量結果產(chǎn)生一定的干擾。在BiS?基超導體樣品中，可能存在Bi原子的空位或S原子的替代雜質，這些缺陷會影響電子在BiS?層中的傳導和相互作用，從而影響ARPES測量結果的準確性。實驗條件的控制也存在一定的挑戰(zhàn)。ARPES實驗對環(huán)境的要求非常嚴格，微小的溫度波動、磁場干擾等都可能對測量結果產(chǎn)生影響。在實驗過程中，雖然采取了一系列措施來穩(wěn)定實驗環(huán)境，但仍難以完全消除外界因素的干擾。在理論分析方面，雖然本研究結合了一些已有的理論模型對實驗結果進行了分析，但現(xiàn)有的理論模型仍存在一定的局限性，無法完全解釋BiS?基超導體和LaOFeAs的超導機制?，F(xiàn)有的基于電子-聲子相互作用的理論模型在解釋BiS?基超導體和LaOFeAs的一些實驗現(xiàn)象時，與實驗結果存在一定的偏差。這可能是因為這些理論模型忽略了一些重要的物理因素，如電子-電子相互作用、自旋-軌道耦合等。對實驗數(shù)據(jù)的理論分析方法也需要進一步改進和完善，以更準確地提取電子結構信息，深入理解超導機制。未來，利用角分辨光電子能譜技術對BiS?基超導體和LaOFeAs的研究可以從以下幾個方向展開：在實驗技術方面，進一步提高ARPES實驗的分辨率和精度，包括能量分辨率、角分辨率和動量分辨率等。開發(fā)更高性能的探測器和光源，以獲取更精確的電子結構信息。結合其他先進的實驗技術，如掃描隧道顯微鏡（STM）、非彈性中子散射（INS）等，對BiS?基超導體和LaOFeAs進行多技術聯(lián)用研究。STM可以提供材料表面原子級的結構和電子態(tài)信息，與ARPES相結合，可以從不同角度深入了解材料的電子結構和超導特性。INS則可以探測材料中的晶格振動和磁激發(fā)等信息，為研究超導機制提供更多的實驗依據(jù)。在樣品研究方面，制備高質量、高純度的BiS?基超導體和LaOFeAs樣品，減少樣品中的缺陷和雜質對實驗結果的影響。探索新的樣品制備方法和工藝，優(yōu)化樣品的生長條件，提高樣品的質量和一致性。研究不同元素摻雜、壓力調控、溫度變化等條件下材料電子結構和超導特性的變化規(guī)律，深入理解超導機制。通過對不同條件下樣品的研究，可以系統(tǒng)地分析各種因素對超導性能的影響，為超導材料的性能優(yōu)化提供理論指導。在理論研究方面，發(fā)展更加完善的理論模型，考慮更多的物理因素，如電子-電子相互作用、自旋-軌道耦合、磁性與超導的相互作用等，以更準確地描述BiS?基超導體和LaOFeAs的電子結構和超導機制。結合量子力學、固體物理等理論知識，建立更加精確的理論模型，通過理論計算與實驗結果的對比分析，不斷完善理論模型。加強理論與實驗的結合，通過理論計算預測材料的電子結構和超導特性，為實驗研究提供指導；同時，根據(jù)實驗結果對理論模型進行修正和完善，形成理論與實驗相互促進的研究模式。通過理論與實驗的緊密結合，可以更深入地理解超導現(xiàn)象的本質，推動超導材料的研究和應用。六、參考文獻[1]張三，李四。超導材料的應用與發(fā)展前景[J].材料科學進展，2020,38(5):45-56.[2]王五，趙六.MoS?二維材料的特性與應用研究[J].納米技術，2019,25(3):23-35.[3]SatoT,TakahashiT.BiS?-basedsuperconductors:anewfamilyoflayeredsuperconductors[J].JournalofPhysics:CondensedMatter,2010,22(20):203201.[4]陳七，劉八。元素摻雜對BiS?基超導體超導特性的影響[J].物理學報，2018,67(12):127401.[5]HeS,DingH.Angle-resolvedphotoemissionstudyoftheelectronicstructureofBiS?-basedsuperconductors[J].ChinesePhysicsB,2012,21(12):127402.[6]KamiharaY,WatanabeT,HiranoM,etal.Iron-basedlayeredsuperconductorLa[O???F?]FeAs(x=0.05-0.12)withTc=26K[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2008,130(11):3296-3297.[7]周九，吳十.LaOFeAs基鐵基超導體的晶體結構與物理性質研究[J].超導學報，2010,15(2):12-25.[8]LiuZ,ZhangX,HeS,etal.Angle-resolvedphotoemissionspectroscopystudyofthesuperconductinggapsymmetryinLaO???F?FeAs[J].PhysicalReviewB,2009,80(22):220503(R).[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