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1. 研究目的与意义（文献综述）
自从1911年onnes发现超导现象以来，寻找更高温度的超导材料以及如何理解超导机理就成为物理学家的重要课题。在1986年bednorz和 mǜller[1] 发现了la-ba-cu-o铜氧化物超导体转变温度达到35k，接着又出现了90 k 左右的y-ba-cu-o铜氧化物超导体[2]，由此引发了高温超导的研究热潮。如今发现的铜氧化物高温超导体已经达到上百种，常压下超导温度已经达到液氮的温度，一些超导材料也已经商用，但是其中超导机理依旧十分不明朗。相比于传统材料，铜氧化物高温超导体属于强关联体系，其电子电子相互作用很强，电子行为不能用经典的基于费米液体图像的准粒子图像和能带论的知识来理解。虽然bcs理论较好地解释了常规超导体的超导机制，但是其对高温超导体却并不一定适用。不同于常规超导体中库珀对的配对借助声子-电子相互作用，铜氧化物高温超导体中存在的电子-电子相互作用，电子-声子相互作用，以及丰富的磁涨落都可能是超导产生的关键影响因素。研究表明其中至少存在d-波配对对称性[3-5]、赝能隙[6]、复杂的动量依赖[7]，超导相位涨落[8]等一系列现象，并且目前解释这些现象困难重重。所以为了进一步得到可以证明一些可能理论的关键证据，目前超导材料的实验探测就显得尤为重要。bi系铜氧化物超导体，包括bi2212、bi2201、bi2223等材料[9-13]，因其生长方案成熟，且易于解理成具有高质量表面的样品[14-16]，相关的磁性电子结构等arpes研究内容十分丰富，极大地推动着超导的研究进展。
角分辨光电子能谱（arpes）是近三十年间发展起来的一项材料探测技术，其可以直接探测材料近表面附近的电子动量能量分布情况，即直接探测材料电子结构。同时铜氧化物高温超导材料普遍存在标志性且作为导电关键的铜氧面，其二维层状结构十分适合arpes的研究，因此arpes技术在高温超导领域被广泛运用。arpes的基本原理是基于光电效应，光照射到材料表面，电子吸收光子脱离材料形成光电子发射，通过探测出射电子信息来反推其在材料中的能量动量情况，其相关的光电子发射理论模型主要是三步模型和单步模型[17-18]。arpes是一种较昂贵的高精度实验仪器，其基本包括四个主要部分：光源，电子能量分析器，真空系统和样品台。其逐步发展历程主要可以按功能情况分为三个阶段[10]，分别包括一次只能探测一个特定角度光电子的第一代分析器，一次可以探测一条线上光电子的第二代，以及可以直接探测二维动量空间一个区域的第三代飞行时间角分辨光电子能谱仪[13]，同时其探测精度也迅速发展，探测的能量尺度从几十mev到现在已经小于1mev。所使用的光源也包括了气体激光光源、同步辐射光源等。
本研究希望通过分析arpes原理，收集总结bi系铜氧化物高温超导体的一些重要arpes研究进展，尝试给出一些有用的思考或建议，为未来的研究提供参考。目前bi系铜氧化物高温超导体研究内容十分丰富，相关的arpes研究也同样复杂甚至杂乱，从中整理总结出相对重要和关键的实验研究对推动铜氧化物高温超导的研究具有重要意义。
2. 研究的基本内容与方案
本研究基本内容：调研资料总结角分辨光电子能谱基本原理，包括相关的三步模型和单步模型；调研目前高温超导的一些理论或假设，包括bcs对常规超导体的机理解释；调研总结bi系铜氧化物高温超导体的重要arpes研究结果，包括bi2212、bi2201、bi2223等一系列材料；分析搜集资料，结合理论和实验对推进超导研究提出思考或建议。
研究目标：通过总结对bi系铜氧化物高温超导的arpes研究，理解分析其中存在的各种现象，提出有意义的思考或建议，推动超导机理研究。
拟采用的技术方案及措施：1.通过查找国内外角分辨光电子能谱文献和相关书籍，包括相关的综述性文章和学位论文文章，明确arpes在探测材料时所依据的原理，明确三步模型和单步模型的差异及适用情况，三步模型中涉及到的跃迁几率及格林函数知识可以通过查阅量子力学和多体物理理解；2.了解相关固体理论，明确强关联体系与传统材料体系的差异，同时明白在认识物质理论方面，研究铜氧化物高温超导体的意义也是为建立新的强关联材料量子理论做铺垫；3.了解bcs理论是如何解释常规超导体的超导现象的及该理论在铜氧化物超导体中面临的难点，理解相关的s-波配对p-波配对的概念；4.收集总结bi系铜氧化物高温超导体的arpes主要研究成果，具体可能包括能带结构研究，费米面研究，动量依赖关系研究等方面，可以按照其电子结构或是费米面结构等线索方向进行系列性的相关重要研究成果总结，分析理解并提出相关的思考或建议。5.最后梳理脉络，完成毕业论文的攥写。
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告。
第4－5周：根据已掌握的知识，确定具体研究路线和方案。
第6－8周：总结arpes基本原理及超导的相关理论。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] bednorz j g, mǜller k a. possible high tcsuperconductivity in the ba-la-cu-o system[j]. zeitschrift fur physik b:condensed matter, 1986, 64: 189-193.
[2] wu m k, ashburn j r, torng c j, et al. superconductivityat 93 k in a new mixed-phase y-ba-cu-o compound system at ambient pressure[j]. physicalreview letters, 1987, 58(9) : 908-910.
[3] kotliar g，liuj. superexchange mechanism and d-wave superconductivity[j]. physical review b, 1988, 38: 5142-5145.
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