第一章 緒論
自 1986 年高溫超導體(high Tc
superconductor , HTSC)被發現以來，科學
界在高溫超導體上發現許多不同於傳統超導體之性質，其中微觀物理機制 及其正常態和超導態之性質、費米面之形狀及偽能隙(pseudogap)隨著載子 濃度變化之曲線，乃科學界中目前極力探索之研究方向。高溫超導體為 Mott insulators，與能帶理論預測其為金屬相違背，其銅 氧平面受強關聯作用力而形成一個能隙，因此能隙區分造成了 upper Hubbard band 與 lower Hubbard band。當外加電洞進入高溫超導體的氧軌 域中，其電洞與銅的自旋相互作用進而在 upper Hubbard band 與 lower Hubbard band 之間形成了 Zhang Rice band[1]。在 1991 年 C. T. Chen 等人 利用 Oxygen K edge x-ray absorption spectra 來分析 La2-xSrxCuO4±δ此樣品 (絕緣及含些微 doping 樣品)，而由光譜權重變化可知 Zhang Rice band 隨著 載子量增加而光譜權重增加，upper Hubbard band 則相反，有著隨著載子量 增加而光譜權重漸小的的趨勢。
目前已有許多研究指出高溫超導體之性質在 overdoped 及 underdoped 的情形下有許多的不同[2,3]。在 D. C. Peets 等人於 2009 年發表的論文中[7]
提出在分析高溫超導體的近緣吸收光譜中，載子濃度處於 overdoped 區域的
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高溫超導樣品如 Tl2Ba2CuO6+δ 和 La2-xSrxCuO4±δ，於 O K-edge XANES 光 譜中如預期 upper Hubbard Band 光譜權重逐漸變小，但 Zhang-Rice Band 的 光譜權重增長卻不如理論預測，如圖 1-1 所示，虛線代表為理論預測，但 在載子濃度超過 0.21 後，實驗結果顯示 Zhang-Rice Band 光譜權重增長趨 勢明顯小於理論值，進而提出 single-band Hubbard model 不適用於描述高溫 超導銅氧化物在 overdoped regime 中的情形。此實驗結果帶來新的問題，
是否有其他理論模型可以符合高溫超導銅氧化物在 overdoped regime 的行 為?亦或是 Hubbard model 真的在 overdoped regime 中不適用嗎? 在 2010 年 Xin Wang 等人發表的研究[4]中認為 three-band Hubbard model 的預測也依 然無法符合於 D. C. Peets 等人的實驗結果。而 Liebsch 的理論計算 [5,6]
提出目前並無充分證明 single-band Hubbard model 在 overdoped regime 中之 不適用。這個議題值得深入討論。
本論文以 D. C. Peets 等人所發表的研究為動機，探討在高溫超導銅氧 化物系統 Y0.7Ca0.3Ba2Cu3Oy 與 YBa2Cu3Oy薄膜中，觀察 Zhang-Rice band 隨 著載子濃度增加其光譜權重的變化，與文獻的實驗結果做比較，並了解其 電洞在 overdoped regime 中的分布，以佐證是否跟 single-band Hubbard model 的理論預測是否一致。
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在實驗方法上，XANES ( x-ray absorption near edge structure ) 是分析材 料空軌域電子組態(電洞)上直接且強而有力的工具，可由 O K-edge 光譜中 的幾個特定能量上，了解在銅氧練、銅氧面及軸向氧上的載子分布情形，
故使用此方法對本論文議題作探討。
本篇論文架構安排如下：第一章為緒論；第二章為將對釔鋇銅氧化物 此材料作簡介；第三章為實驗方法；第四章為實驗結果與討論；第五章為 結論與未來展望。
圖 1-1 為 Zhang-Rice Band 強度隨著載子濃度變化的趨勢圖，
由圖可知在 p>0.21 後光譜權重增長不如理論預期。[7]
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圖 1-2 為 Wang 等人的理論計算[4]，在 p > 0.21 後 three band Hubbard model 模擬計算無法符合 Peets 等人的實驗數據[7]。
圖 1-3 黑色實線為 Liebsch 的模擬數據[6]，有較符合樣品光譜權重增長的趨勢。
虛線為 Peets 等人的理論模型[7]。
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