[发明专利]超导化合物制造方法及用该方法制造的超导化合物

说明书

技术领域

本发明涉及基于新颖晶体导电/超导机制的超导化合物及其制造方法。

背景技术

导电/超导现象的机制目前尚无定论，是一个重要的技术和理论问题。而以往对一般导电的机制的认识实际上也并不全面。由于目前对超导机制没有明确、合理的理论和认识，因此在导电/超导材料和器件的设计开发上具有极大的盲目性。

传统的固体物理理论对导电及施主/受主掺杂的经典/准经典解读，并不一定适用于对超导机制下的施主/受主行为的理解(这和“‘超导体’不等于‘没有电阻的导体’”的情况有所类似)。这些经典/准经典解读包括：

-在对固体导电的一些传统解读中，电子被理解为具有速度(与波数k对应的速度)的“粒子”；

-受主掺杂的效果被理解为相应的正电荷移动；

-受主-施主联合掺杂被强调为两种效果相反的载流子的彼此中和；

-施主掺杂被理解为向原来基本上空的导带提供了跃迁上去的电子；

-受主掺杂被理解为给满的价带上的电子提供了跃迁机会，从而使价带出现了空位(空穴)，从而具有了导带的属性；

-等等。

现有技术中的这些解读，对于理解相应的不同具体问题和场景时，是有效的，但一旦所针对的具体问题和场景改变时，这些解读往往难以直接适用于新的问题。因此，用传统的导电、受主/施主掺杂的经典/准经典解读去理解与超导机制相关的物理过程、物理关系，不仅很困难，而且也很危险。

究其原因，主要在于这些解读之所以能被用来理解相应的不同具体问题和场景，在于这些解读所依据的基本的物理理论(尤其是量子理论)的适用性，而不是形象化的经典/准经典解读本身。因此，当所针对的具体问题和场景改变时，研究者必须回到基本的物理理论，从而这些理论重新出发，去研究分析新的具体问题和场景，并提出新的形象化的经典/准经典解读以便于对这些新问题和场景的理解。

例如，某些高温超导材料是空穴掺杂的，但一些传统的解释告诉我们：空穴型导电机制是因为原来满的价带中的电子跃迁到了空穴能级上，从而在价带中留下了空穴；但随着温度T趋于零，这种跃迁不复存在，但超导却不会因为温度下降而消失，这显然与传统的空穴导电的解释不符。

施主导电的情况也是类似，传统解释把施主导电归因于施主电子跃迁到了导电上，但随着温度T趋于零，这样的跃迁不复存在，而某些施主型材料却能实现超导，这显然与施主导电的传统解释矛盾。

发明内容

根据本发明的一个实施例的化合物制造方法包括，在化合物中形成一个上能带和位于所述上能带下方的一个下能带，所述上能带和所述下能带之间为禁带，所述上能带的底部(E_j1)与所述下能带的顶部(E_i1)的距离等于或略小于hω_M/(2π)，其中ω_M是该化合物中的声子振动模的最大频率。其中h是普朗克常数。

根据本发明的一个进一步的方面，上述上能带的底部(E_j1)与下能带的顶部(E_i1)的距离等于或略小于hω_M/(2π)的能级关系是沿着与所述化合物的声子振动模最大频率ω_M所对应的晶向上的能级关系。

根据本发明的一个进一步的方面，上述方法的特征在于

上述上能带为受主掺杂能带，上述下能带为价带，且

通过施主掺杂在所述受主掺杂能带之上形成一个施主掺杂能带，

所述施主掺杂能带中的能级数少于所述受主掺杂能带中的能级数且是少量的，

从而使位于所述空穴能带的底部附近的电子对导电有贡献。

根据本发明的一个进一步的方面，上述方法的特征在于

所述下能带为价带，所述上能带为施主掺杂能带与受主掺杂能带重叠或部分重叠或者衔接到了一起而形成的施主+受主掺杂能带

因此，所述空穴-施主混合能带中的施主能级数少于受主能级数，且施主能级数是少量的，从而使位于所述空穴-施主混合能带的底部附近的电子对导电有贡献。

根据本发明的一个进一步的方面，上述方法的特征在于

所述下能带是一个受主掺杂能带；

所述上能带是一个施主掺杂能带；

所述施主掺杂能带中的能级数目大于该受主掺杂能带中的能级数目，从而当该施主掺杂能带中的电子向下跃迁而填满了该受主掺杂能带中的所有能级之后，所述施主掺杂能带上仍然还有剩余的电子；且

所述剩余的电子的数目是“少量”的，从而使位于所述施主掺杂能带的底部附近的能级上的电子对导电有贡献。