超导性质

在掺杂 C60 化合物中，A3C60（A 为碱金属或它们的混合）是一类常见的超

导体，这类化合物均保持面心立方结构，对应面心立方结构的 C60 固体的每个四面体和八面体空隙位置均为一个原子所占据，这一点最早由史蒂芬斯对K3C60 的 X 射线衍射实验所证实，如图 5－7 所示.实验研究表明，这类超导体的临界温度随化合物晶格常数的增加而增大，并近似呈线性关系，图 5－8 给出不同 A3C60 化合物的 Tc 与其晶格常数 a 之间的关系，图 5－9 是同一种A3C60 化

图 5-7 K3C60 的结构，其中白球和带阴影的球分别表示四面体和八面体位置的 K 原子.

合物在不同压强下临界温度与晶格常数的变化关系，可以看出，A3C60 化合物

超导体的临界温度随化合物晶格常数近似线性增加的规律.由于碱金属的相互替代不改变载流子浓度，因此 Tc 的提高与载流子浓度无关，表现出一种独特的化学压力效应.

A3C60 化合物的超导性质已经得到了初步研究，霍尔茨等测量了 K3C60 上

临界场和下临界场的温度关系，用外推法得到 T=0K 时的上临界场 Hc2(0)=49 特，下临界场 Hc1(0)=132 特，表明 K3C60 是强Ⅱ类超导体，并且估算得磁场穿透深度λ=2400Å，超导相干长度ζ=26 埃，超导临界电流密度 Jc（T=5K， H=1T）=1.2×105A/cm2，可以看到 K3C60 的 Jc 和 Hc2 值都相当高.用扫描隧道显微镜

（STM）的隧道谱测得 Rb3C60 在 T=4.2K 时的超导能隙△=6.6±0.4meV，对应约化能隙 2△/kBTc=5.3，显著大于 BCS 弱耦合理论预言的约化能隙值 3.53. 其他实验给出的能隙值不尽相同，远红外反射测量估测出 Rb3C60 的能隙 2△=

（3～5）kBTc.有人采用μ介子自旋弛豫（μSR）方法测量了 K3C60 中的磁场穿透深度λ，从λ和μ介子自旋弛豫率的温度关系证明超导能隙各向同性， 并估计费米温度 TF=470K.

掺杂 C60 超导体具有较高的 Tc，Hc2 和 Jc 值，物理性质上表现为各向同性，材料易于加工，显示出作为实用化超导材料的潜在应用前景.

图 5-9 A3C60 化合物在不同压强下临界温度与点阵常数的关系

□代表 A3C60 化合物在一个大气压下的情况