Флуктуацiйна провiднiсть та псевдощiлина в високотемпературних надпровiдниках
Інформація про електронні процеси й взаємодії, які формують нормальну та надпровідну фази в мідно-оксидних високотемпературних надпровідників. Процеси флуктуаційного спарювання та квазічастинкової взаємодії в системах із сильними електронними кореляціями.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.09.2014 |
| Размер файла | 58,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
У підрозділах 8.4 і 8.5 аналізуються результати дослідження псевдощілини в плівках YBCO з різною концентрацією кисню. Розраховані по Рів. (8) значення Д* (Т) для плівок YBCO: кружки - зразок F1 (Тс = 87,4 К), порожні квадрати - F3 (Тс = 81,4 К), квадрати - F4 (Тс = 80,3 К) і трикутники долілиць - F6 (Тс = 54,2 К). Суцільні лінії проведені лише для зручності сприйняття. Показані залежності Д* (Т) /Д*max для цих же плівок від приведеної температури t = (Т/Т*), де Д*max - максимальне значення Д* (Т) при Т= Тm 133 К. Зразок F3 не показаний, щоб не ускладнювати рисунок. Також наведені теоретичні залежності Д (Т) /Д (0) з різними значеннями параметра х0 = м/Д (0): крива 1 х0 = 10 (межа БКШ), 2 х0= ( - 2), 3 х0= (-5) і 4 х0= (10) (межа БЕК) [18].
У підрозділі 8.6 наведені результати дослідження й аналізу надлишкової провідності й псевдощілини в плівках YPrBCO. Значення Д* (Т) для YPrBCO також розраховувалися по Рів. (8).
Таким чином, нами запропоновано новий підхід щодо аналізу псевдощілини у ВТНП, заснований на поданні про те, що надлишкова провідність уґ (Тс) формується в результаті утворення у ВТНП-системі при Т ? Т* парних станів у вигляді невзаємодіючих сильно зв'язаних бозонів (локальних пар). У результаті формування таких пар виникає реальна енергія їхнього зв'язку, що характеризується величиною Д*. Як наслідок, щільність станів нормальних збуджень у цій області енергій зменшується, що, властиво, і називається псевдощілиною. У рамках запропонованого підходу детально досліджена температурна залежність надлишкової провідності у' (Тс) у плівках YBCO з різним змістом кисню та плівках Y1-xPrxBa2Cu3O7-y з х ~ 0,1 ч 0,14. Запропоновано рівняння, що дозволяє адекватно описати залежності у' (Т) всіх зразків, що досліджувалися. На підставі аналізу експериментальних даних отримано рівняння для температурної залежності Д* (Т) у ВТНП.
Вперше виявлено максимум на залежності Д* (Т) при Т = Тm. Встановлено, що для всіх плівок YBCO максимум Д* (Т) спостерігається при тій же температурі Тm 133 К, якій відповідає одне і теж значення довжини когерентності ab (Tm (Y)) 18Е. Передбачається, що ab (Tm (Y)) 18Е ? це деякий критичний розмір локальних пар у системах YBCO, при перевищенні якого, сильно зв'язані бозони що підкоряються БЕК, трансформуються в куперівські пари, що підкоряються БКШ. Отриманий результат дозволяє говорити про експериментальне спостереження переходу БЕК-БКШ при зменшенні температури в системах із проміжною щільністю носіїв заряду.
Показано, що у всіх плівок Д* (Т) виникає саме при Т*, що підтверджує її зв'язок з утворенням сильно зв'язаних бозонів у ВТНП. При зменшенні допування величина Т* зростає, тоді як Д* (Т) в YBCO, навпроти, зменшується. При цьому значення Д* (Тс) наших плівок, включаючи YPrBCO, відповідають умові 2Д* (Тс) /kТс 5, тобто приблизно мають ту ж величину, що й Д (0). Аналіз залежностей Д* (Т) / Д*max від t = (Т/Т*) показує, що експериментальні криві всіх наших плівок лежать в області БЕК, що здається вірним, з огляду на малу щільність носіїв заряду в купратах. При зменшенні температури до Т/Т* ~ 0,95 для всіх плівок Д* (Т) зростає по тому самому закону. На наш погляд таке скейлінгове поводження прямо говорить про те, що механізм утворення ПЩ для всіх зразків той самий і обумовлений утворенням у ВТНП при Т?Т* спарених носіїв у вигляді сильно зв'язаних бозонів. Нижче Тm всі експериментальні криві відхиляються долілиць від теорії БЕК, причому тем більше, чим більше nf (більше Тс), підтверджуючи зроблений у дисертації висновок про те, що в цій області температур пари підкоряються теорії БКШ. Показано, що нижче Тm криві йдуть із різним нахилом, що зменшується зі зменшенням допування. У слабко допованих зразках Д* (Т) практично не залежить від температури, що й демонструє зразок F6. Таке поводження Д* (Т) в інтервалі температур Tc< T <Tm підтверджується результатами тунельних експериментів. Значення параметрів плівок, яки отримані з цих вимірів, наведені в Таблиці 3.
Таблиця 3
|
Зра- зок |
Tc0 (K) |
Tco1 (K) |
Tco2 (K) |
ес0* |
оab* (Tm) (?) |
A4 |
Д* (Тсс) /kB (K) |
|
|
F1 |
97,3 |
106 |
159 |
0,233 |
18,3 |
20 |
218 |
|
|
F3 |
98,8 |
100 |
157 |
0,3 |
18,4 |
15,5 |
203 |
|
|
F4 |
97,9 |
115 |
153 |
0,32 |
18,2 |
8 |
190 |
|
|
F6 |
61,9 |
106 |
154 |
0,63 |
17,7 |
27 |
135 |
|
|
L100 |
96,1 |
98 |
130 |
0, 205 |
45,2 |
16 |
195 |
Плівка YPrBCO також демонструє максимум на залежності Д* (Т) (Табл.3). Цей результат говорить про те, що при зменшенні Т у системах YPrBCO також має місце перехід від режиму сильно зв'язаних бозонів (локальних пар), що підкоряються БЕК, до режиму флуктуаційних куперівських пар, що підкоряються БКШ. Однак температура Тm (Pr) 110 К, при якій спостерігається максимум Д* (Т), на ~ 23 К нижче, ніж Тm (Y), тоді як ab (Tm) (Pr) 45,2 Е, що в 2,5 рази більше, ніж в YBCO (Табл.3).
Виявлене збільшення довжини когерентності в YPrBCO може бути однією із причин зменшення Т* у таких плівках. Установлено, що залежність Д* (Т) плівки YPrBCO із Тс ? 78 К помітно відрізняється від аналогічної залежності YBCO плівок із близькими Тс. Фактично, залежність Д* (Т) плівки YPrBCO відтворює залежність Д* (Т) оптимально допованої плівки YBCO (зразок F1) із Тс ~ 88 К, але зміщену убік низьких температур. Цей зсув дорівнює: Т* (F1) Т* (L100) ~ 30 K. Одночасно Д*max зменшується. Показано, що це зменшення визначається різницею критичних температур Тс у відповідність із формулою 2Д* (Тс) /kТс 5.
Аналіз залежностей Д* (Т) / Д*max від t = (Т/Т*) обох плівок показує, що, незважаючи на істотну різницю в щільності носіїв заряду в зразках, експериментальні криві збігаються із кривій м / Д (0) = ?10, що відповідає межі БЕК. Таким чином, механізм утворення ПЩ, а, отже, і механізм надпровідного спарювання в YPrBCO фактично такий же, як і в оптимально допованої плівки YBCO, принаймні, до х ? 0,2. Отриманий результат підкреслює принципове розходження механізмів зниження Тс у системах YPrBCO і YBCO і підтверджує висновок про те, що спостережуване в Y1-хPrхBa2Cu3O7-y зменшення Тс із ростом х найбільше ймовірно обумовлено локалізацією носіїв заряду в зоні FR при збільшенні змісту Pr.
Висновки
1. Розроблено новий підхід до аналізу флуктуаційної провідності у' (T) у сильно корельованих мідно-оксидних ВТНП. У рамках цього підходу вперше досліджена ФП у слабко допованих (Тс 55 К) плівках YBCO і плівках із Тс 80 К, у плівках YBCO зі штучно впровадженими дефектами, плівках YPrBCO і надгратках YBCO YPrBCO.
2. Вперше виявлено внесок Маки-Томпсона у ФП різних систем YBCO і YPrBCO, спостережуваний в області двовимірних (2D) флуктуацій (Т>T0). Показано, що поблизу Тс ФП усіх без винятку ВТНПсистем визначається 3D АЛ внеском. Як наслідок, при Т = Т0 > Тс виявлено чіткий розмірний кросовер МТ-АЛ (2D-3D) типу на залежностях у' (T) YBCO плівок і надграток YBCOYPrBCO.
3. Детально досліджена ФП на плівках YBCO з Tc 80 К. Показано, що чим ближче Тс до 80 К, тим сильніше придушується флуктуаційний механізм МТ типу, поступово заміщаючись ЛД механізмом. Найбільш імовірно, що таке поводження пов'язане з посиленням магнітної взаємодії в системах YBCO при Тс 80 К.
4. Вперше виявлено, що для всіх зразків співвідношення скейлінгових множників в 3D і 2D температурних областях C* = C3D/C2D = (1,82 0,2). Цей результат означає, що в 2D області температур флуктуаційні пари є двовимірними й, також як і нормальні носії, розташовані в CuO2 площинах.
5. Показано, що для плівок YBCO без дефектів, але з різною щільністю носіїв заряду фц (100 K) = (3,33 ± 0,03) · 1013 с. Близьке значення фц (100 K) 4 · 1013 с отримано для систем YPrBCO. Таким чином фц >> ф, що говорить про можливість існування довго живучих спарених станів в YBCO вище Тс0.
6. Показано, що в системах YBCO довжина когерентності о і Тс також, як і в класичних надпровідниках, зв'язані співвідношенням о ~ 1/Тс ~ 1/Д (0), Відповідно величина параметра порядку Д (0) повинна зменшуватися при зменшенні допування. У той же час, експериментальні значення параметра фц (100K) в лінійно зростають із ростом Тс, що, швидше за все, також є фундаментальною властивістю YBCO систем.
7. Розроблено системний підхід до аналізу псевдощілини в мідно-оксидних ВТНП. У рамках цього підходу запропоновано рівняння, що дозволяє адекватно описати залежності у' (Т) всіх зразків, що досліджувалися. На підставі аналізу експериментальних даних отримане рівняння для температурної залежності псевдощілини Д*.
8. Отримані й детально досліджені залежності Д* (Т) у таких плівках. Показано, що в слабко допованих зразках Д* (Т) практично не залежить від температури. Вперше виявлено максимум на залежностях Д* (Т) при Т = Тm. Встановлено, що для всіх плівок YBCO максимум Д* (Т) спостерігається при тій же температурі Тm 133 К, якої відповідає те саме значення довжини когерентності ab (Tm (Y)) 18?. Дані свідчать, що ab (Tm (Y)) 18 ? це є деякий критичний розмір сильно зв'язаних бозонів, що підкоряються БЕК, у системах Y123, при перевищенні якого вони, трансформуються в куперівські пари, що підкоряються БКШ. Отриманий результат дозволяє говорити про експериментальне спостереження переходу БЕК-БКШ по температурі в системах із проміжною щільністю носіїв заряду, якими є мідно-оксидні ВТНП, раніше передвіщеному теоретично.
Список опублiкованих праць за темою дисертації
1. Глухов А.М., Дмитренко А.И., Соловьев А.Л. Исследование гранулированных систем сверхпроводник полупроводник // Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн. Препринт Института Радиофизики и Электроники АН Украины, 1987, № 9, С.23-29.
2. Веркин Б.И., Дмитриев В.М., Звягин А. И.,. Семиноженко В.П. Соловьев А.Л. и др. (15. авт.) // Электрические и магнитные свойства сверх-проводящих соединений La (Ba,Sr) CuO и YBaCuO // ФНТ, 1987, Т.13, № 8, С.253-257.
3. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М. Дмитренко А.И. Вольт-амперные характеристики и энергетическая щель в высокотемпературных соединениях YBaCuO / /ФНТ, 1989, Т.15, № 4, С.356 - 362.
4. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М. Дмитренко А. И, Ищенко Л.А., Коток Л.А. Энергетическая щель высокотомпературных сверхпроводников BiSrCaCuO/ /ФНТ, 1989, Т.15, № 5, С.518-520.
5. Дмитриев В.М., Соловьев А.Л., Дмитренко А.И., Ищенко Л.А. Нелинейные свойства YBa2Cu3Oх в поле СВЧ излучения в диапазоне температур 4,2 270 К // ФНТ, 1989, Т.15, № 11, С.1223-1225.
6. Dmitriev V. M., Solovjov A. L. Energy gap and features of HTSC conductivity // FNT, 1990, V.16, №5, p.650-653.
7. Dmitriev V. M., Solovjov A. L., Dmitrenko A.I., and Agafonov A. B. Observation of non-Josephson nonlinear response of a high-Tc superconductor-normal metal point contact to external microwave radiation // FNT, 1991, V.17, №10, P.1355 - 1358.
8. Solovjov A. L., Dmitrenko A. I, Prikhod'ko O. R., and Agafonov A. B. Fluctuation-enhanced conductivity and two characteristic lengths in HTSC // in Proc. of the Third German-Soviet Bilateral Seminar on High-Temperature Superconductivity, (Karlsruhe, 1990), P.104-110.
9. Dmitriev V. M., Solovjov A. L., and Agafonov A. B. Detection of Andreev reflection contribution to nonlinear IVC response of HTSC-normal metal point contacts to external microwave radiation // Physica C, 1991, Vol.185-189, p.1895 - 1896.
10. Solovjov A. L., Dmitriev V. M., and Agafonov A. B. Nonequilibrium properties of HTSC under miсrowave irradiation // in Electronic Properties of High-Tc Superconductors. The Normal and the Superconducring State of high-Tc Materials (Ed. by H. Kuzmany, M. Mehring and J. Fink) (Berlin-Heidelberg: Springer Verlag), 1992, P.99-103.
11. Solovjov A. L., Habermeier H. - U., and Trofimov I. E. Fluctuation-enhanced conductivity in YBCO-PrBCO superlattices // Physica B, 1994, V. 199 - 200, P.260 - 261.
12. Solovjov A. L., Habermeier H. - U., V. M. Dmitriev // Analysis of fluctuation conductivity of YBCO - PrBCO superlattices Physica C, 1994, V.235 - 240, P. 1959-1960
13. Solovjov A. L., Dmitriev V. M., Habermeier H. - U., and Trofimov I. E. Analysis of fluctuation conductivity of YBCO-PrBCO superlattices // Phys. Rev. B, 1997 Vol.55, № 13, P.8551 - 8558
14. Volz W., Razavi F. S., Quirion G., Habermeier H. - U., and Solovjov A. L. Magnetoresistance and the effect of superconducting fluctuations in YBaCuO/ /PrBaCuO superlattices // Phys. Rev., 1997, V. B55, № 10, P.6631 - 6635.
15. Соловьев А.Л., Изучение эффекта Холла в пленках YBCO // ФНТ, 1998, Т.24, № 3, С.215-218.
16. Agafonov A. B., Dmitriev V. M., and Solovjov A. L. / /Behavior of Tl (2212) - normal metal point contacts under microwave irradiation / /J. of Supercond., 1998, V.11, № 1, P.9-10.
17. Соловьев А.Л., Хабермайер Х. - У., Хааге Т. Флуктуационная проводимость в пленках YBaCuO с различным содержанием кислорода.I. Оптимально допированные и слабо допированные пленки // ФНТ, 2002, Т.28, № 1, С.22-36
18. Соловьев А.Л., Хабермайер Х. - У., Хааге Т. Флуктуационная проводимость в пленках YBaCuO с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Тс~80 K. // ФНТ, 2002, Т.28, № 2, С.144-156
19. Solovjov A. L. Fluctuation conductivity in YBaCuO films with artificially produced defects // ФНТ, 2002, Т.28, № 11, С.1138-1149.
20. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М., Светлов В.Н., Степанов В.Б. Флуктуационная проводимость и критические токи в пленках YBaCuO // ФНТ, 2003, Т.29, № 12, С.1281-1292
21. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М. Исследование псевдощели в пленках YBaCuO резистивным методом с учетом перехода от БКШ к Бозе-Эйнштейновской конденсации / /ФНТ, 2006, Т.32, № 2, С.139151.
22. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М. Флуктуационная проводимость и псевдощель в пленках Y1-хPrхBa2Cu3O7-y // ФНТ, 2006, Т.32, № 6, С.753-760.
23. Соловьев А.Л., Дмитриев В.М. Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y1-хPrхBa2Cu3O7-y // ФНТ, 2007, Т.33, № 1, С.753-760.
СПИСОК ЦИТОВАНОЇ ЛIТЕРАТУРИ
1. Максимов Е.Г. Проблема высокотемпературной сверхпроводимости. Современное состояние // УФН, 2000, Т.170, №10, С.1033-1061.
2. Локтев В.М. Механизмы высокотемпературной сверхпроводимости медных оксидов // ФНТ, 1996, Т.22, №1, С.3-45.
3. Timusk T. and Statt B. The pseudogap in high-temperature superconductors: an experimental survey // Rep. Prog. Phys. 1999, V62, №1, P.161-122.
4. The Physics of Superconductors. Vol.1: Conventional and High-Tc superconductors // Ed. by K. H. Bennemann and J. B. Katterson (Berlin: Springer, 2003).
5. Hikami S. and Larkin A.I. Magnetoresistance of high temperature supercon-ductors // Mod. Phys. Lett. B, 1988, V.2, № 5, P.693-698.
6. Локтев В.М. Спектри та псевдощiлиннi явища у високотемпературних надпровiдниках // УФН, Огляди. 2004, Т.1, № 1, С.10-48.
7. Изюмов Ю.А. Сильно коррелированные электроны: t-J-модель // УФН, 1997, Т.167, №5, С.465-497.
8. Локтев.В.М. Особенности сверхпроводимости в 2D металлах: переход от куперовского спаривания к локальному // ФНТ, 1996, Т.22, № 5, С.490-493.
9. Habermeier H. - U. Pulsed laser deposition a versatile technique only for high-temperature superconductor thin-film deposition? // Applied Surface Science 1993, V.69, P. 204-211.
10. Свистунов В.М., Ревенко Ю.Ф., Таренков В. Ю Туннелирование в высокотемператтурные сверхпроводники // ФНТ, 1987, Т.13, № 8, С.870-873.
11. Янсон И.К., Рыбальченко Л, Ф., Фисун В.В. и др. Микроконтактная спектроскопия сверхпроводящих монокристаллов YBCO тетрагональной модификации // ФНТ, 1988, Т.14, № 8, С.886-890.
12. Найдюк.Ю.Г., Янсон И.К. Микроконтактная спектроскопия в чистых металлах. // (Москва: Знание, Сер. Физика, 1989, №12), 62 с.
13. Haage T., Li J. Q., Leibold B., Cardona M., Zegenhagen J., and Habermeier H. - U., et. al. Substrate-mediated anisotropy of transport properties in YBa2Cu3O7-д // Solid State Comm., 1996, V.99, № 8, P.553-557.
14. Пашицкий Э.А., Викарюк В.И., Рябченко С.М., Федотов Ю.В., ФНТ, 2001, Т.27, №, С.131-.
15. Fehrenbacher R. and Rice T. M. Unusual electronic structure of PrBa2Cu3O7/ / Phys. Rev. Lett. 1993,V.70, № 22, 3471-3474.
16. Doornbos G., Wijngaarden R. J., and Griessen R. Model for anomalous transverse voltages in inhomogeneous high-Tc superconductors/ /Physica C, 1994, V.235-240, P.1371-1372.
17. Leridon B., Defossez A., Dumont J., Lesueur J., and. Contour J. P. Conducti-vity of underdoped YBa2Cu3O7-д: Evidence for incoherent pair correlations in the pseudogap regime // Phys. Rev. Lett., 2001, V.87, № 19, P. 197007 (1-4).
18. Прокофьев Д.Д., Волков М.П., Бойков Ю.А. Величина и температурная зависимость псевдощели в YBCO, полученные из резистивных измерений. // ФТТ, 2003, Т.45, № 7, С.1168-1176.
Анотація
Соловйов А.Л. Флуктуаційна провідність і псевдощілина у високотемпературних надпровідниках. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за фахом 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.И. Вєркіна НАН України, 2007, Харків, Україна.
У дисертації представлені результати експериментальних досліджень флуктуаційної провідності й псевдощілини в сильно корельованих мідно-оксидних ВТНП. У рамках запропонованого підходу до аналізу флуктуаційної провідності у ВТНП вперше досліджена ФП у добре структурованих, але слабко допованих (Тс 55 К) плівках YBCO і плівках із Тс 80 К, у плівках YBCO зі штучно впровадженими дефектами, плівках YPrBCO та надгратках (НГ) YBCOYPrBCO. Вперше виявлено МТ внесок у ФП добре структурованих плівок YBCO з різним змістом кисню та систем YPrBCO, спостережуваний в області двовимірних (2D) флуктуацій (Т>T0). Показано, що поблизу Тс ФП усіх без винятку ВТСПсистем визначається 3D-АЛ внеском. Як наслідок, при Т = Т0 > Тс виявлений чіткий розмірний кросовер МТ-АЛ (2D-3D) типу на залежностях у' (T) YBCO плівок і НГ YBCOYPrBCO. Причому для всіх зразків співвідношення скейлінгових множників в 3D і 2D температурних областях C* = C3D/C2D = (1,820,2). Цей результат дозволяє говорити про те, що в 2D області температур флуктуаційні пари є двовимірними й, як і нормальні носії, розташовані в CuO2 площинах. Вперше показано, що для плівок YBCO без дефектів, але з різною щільністю носіїв заряду, фц (100 K) = (3,33 ± 0,03) · 1013 с. Близьке значення фц (100 K) (4 ± 0,3) · 1013 с отримано для плівок YPrBCO й для симетричних НГ YBCOYPrBCO. Показано, що в системах YBCO довжина когерентності о і Тс зв'язані співвідношенням о ~ 1/Тс ~ 1/Д (0), і о зростає зі зменшенням Тс. Встановлено, що величина параметра порядку Д (0) повинна зменшуватися при зменшенні допування. У той же час, експериментальні значення параметра фц (100K) в лінійно зростають із ростом Тс, що, швидше за все, також є фундаментальною властивістю YBCO систем.
Розроблено системний підхід до аналізу псевдощілини в мідно-оксидних ВТНП. У рамках запропонованого підходу отримано рівняння, що дозволяє адекватно описати залежність у' (Т) всіх зразків, що досліджувалися, при Tc<T<T*. На підставі аналізу експериментальних даних отримано рівняння для температурної залежності псевдощілини Д*. Вперше детально досліджені залежності Д* (Тс) у плівках YBCO з різним змістом кисню та плівках Y1-xPrxBa2Cu3O7-y. Показано, що в слабко допованих зразках YBCO Д* (Т) практично не залежить від температури. Виявлено максимум на залежностях Д* (Т) при Т = Тm. Встановлено, що для всіх плівок YBCO максимум Д* (Т) спостерігається при тій же температурі Тm 133 К, якій відповідає одне і теж значення довжини когерентності ab (Tm (Y)) 18Е для всіх досліджених плівок YBCO. У той же час, у плівках YPrBCO температура максимуму Тm (Pr) 110 К на ~ 23 К нижче, ніж Тm (Y) і, відповідно, ab (Tm) (Pr) 45,2 Е, що в 2,5 рази більше, ніж в YBCO. Встановлено, що ab (Tm (Y)) 18Е ? це критичний розмір локальних пар у системах Y123, при перевищенні якого сильно зв'язані бозони, що підкоряються БЕК, трансформуються в куперівські пари, що підкоряються БКШ. Отриманий результат дозволяє говорити про експериментальне спостереження переходу БЕК-БКШ при зменшенні температури в системах із проміжною щільністю носіїв заряду.
Також вивчені властивості S-c-N контактів ВТСП ? нормальний метал, як на постійному струмі, так і у НВЧ полях. Ці дослідження дозволили вперше оцінити величину 2 (0) /kTc = (5 ч 5,5) для YBCO і з'ясувати роль ЕФВ у процесах надпровідного спарювання у ВТНП.
Ключові слова: ВТНП, флуктуаційна провідність, розмірний кросовер, довжина когерентності, час фазової релаксації, псевдощілина, сильно зв'язані бозони (локальні пари).
Аннотация
Соловьёв А.Л. Флуктуационная проводимость и псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках. Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, 2007, Харьков, Украина.
В диссертации представлены результаты экспериментальных исследований флуктуационной проводимости и псевдощели в сильно коррелированных медно-оксидных ВТСП. В рамках предложенного подхода к анализу флуктуационной проводимости в ВТСП впервые исследована ФП в хорошо структурированных, но слабо допированных (Тс 55 К) пленках YBCO и пленках с Тс 80 К, в пленках YBCO с искусственно внедренными дефектами, пленках YPrBCO и сверхрешетках (СР) YBCOYPrBCO. Впервые обнаружен МТ вклад в ФП хорошо структурированных пленок YBCO с различным содержанием кислорода и систем YPrBCO, наблюдаемый в области двумерных (2D) флуктуаций (Т>T0). Соответственно, вблизи Тс ФП всех без исключения ВТСПсистем определяется 3D АЛ вкладом. Как следствие, при Т = Т0 > Тс обнаружен четкий размерный кроссовер МТ-АЛ (2D-3D) типа на зависимостях у' (T) YBCO пленок и СР YBCO YPrBCO. Причем для всех образцов соотношение скэйлинговых множителей в 3D и 2D температурных областях C* = C3D/C2D = (1,820,2). Этот результат позволяет говорить о том, что в 2D области температур флуктуационные пары являются двумерными и, как и нормальные носители, расположены в CuO2 плоскостях. Впервые показано, что для пленок YBCO без дефектов, но с разной плотностью носителей заряда, фц (100 K) = (3,33 ± 0,03) · 1013 с. Близкое значение фц (100 K) (4 ± 0,3) · 1013 с получено для пленок YPrBCO и для симметричных СР YBCOYPrBCO. Показано, что в системах YBCO длина когерентности о и Тс связаны соотношением о ~ 1/Тс ~ 1/Д (0), и о возрастает с уменьшением Тс. Соответственно. величина параметра порядка Д (0) должна уменьшаться при уменьшении допирования. В то же время, экспериментальные значения параметра фц (100K) в линейно возрастают с ростом Тс, что, скорее всего, также является фундаментальным свойством YBCO систем.
Разработан системный подход к анализу псевдощели в медно-оксидных ВТСП. В рамках предложенного подхода получено уравнение, позволяющее адекватно описать зависимость у' (Т) всех исследовавшихся образцов при Tc<T<T*. На основании анализа экспериментальных данных получено уравнение для температурной зависимости псевдощели Д*. Впервые детально исследованы зави-симости Д* (Т) в пленках YBCO с различным содержанием кислорода и пленках Y1-xPrxBa2Cu3O7-y. Показано, что в слабо допированных образцах YBCO Д* (Т) практически не зависит от температуры. Обнаружен максимум на зависимостях Д* (Т) при Т = Тm. Установлено, что для всех пленок YBCO максимум Д* (Т) наблюдается при одной и той же температуре Тm 133 К, которой соответствует одно и то же значение длины когерентности ab (Tm (Y)) 18Е. В то же время, в плёнках YPrBCO температура максимума Тm (Pr) 110 К на ~ 23 К ниже, чем Тm (Y) и, соответственно, ab (Tm) (Pr) 45,2 Е, что в 2,5 раза больше, чем в YBCO. Установлено, что ab (Tm (Y)) 18Е ? это критический размер локальных пар в системах Y123, при превышении которого локальные пары, подчиняющиеся БЭК, трансформируются в куперовские пары, подчиняющиеся БКШ. Полученный результат позволяет говорить об экспериментальном наблюдении перехода БЭКБКШ по температуре в системах с промежуточной плотностью носителей заряда.
Также изучены свойства S-c-N контактов ВТСП ? нормальный металл, как на постоянном токе, так и в СВЧ полях. Эти исследования позволили впервые оценить величину 2 (0) /kTc = (5 ч 5,5) для YBCO и выяснить роль ЭФВ в процессах сверхпроводящего спаривания в ВТСП.
Ключевые слова: ВТСП, флуктуационная проводимость, размерный кроссовер, длина когерентности, время фазовой релаксации, псевдощель, сильно связанные бозоны (локальные пары).
Summary
Solovjov A. L. Fluctuation conductivity and pseudogap in high temperature superconductors. Manuscript.
Thesis for a doctor's degree in Physics and Mathematics. Speciality 01.04.07 - Solid State Physics. B.I. Verkin Institute for Low temperature Physics and Engineering of the National Academy of Science of Ukraine, Kharkov, Ukraine, 2007.
Results of experimental studies of fluctuation conductivity (FC) and pseudogap (PG) in highly correlated high-Tc superconductors (HTSC) are presented. In a framework of proposed new approach to the fluctuation conductivity analysis the FC in well structured but low dopрed (Тс 55 K) YBCO films, YBCO films with Тс 80 K as well as in YBCO films with artificially produced defects, YPrBCO films and YBCOYPrBCO superlattices (SL) have been studied for the first time. The MT fluctuation contribution was found to be always present in 2D fluctuation region (T>T0) of well structured YBCO films. Accordingly, closer to Tc (T<T0) the FC of all systems studied was found to be described by the 3D AL term. As result, the у' (T) dependencies of YBCO films and YBCO YPrBCO SL's were found to demonstrate distinct dimensional crossover of MT-AL (2D-3D) type at Т = Т0 > Тс as T comes to Tc. It should be emphasized that the ratio of scaling factors in 3D and 2D fluctuation region is the same for all samples studied, namely: C* = C3D/C2D = (1,82 0,2). The result means that in 2D region the fluctuation pairs, as well as normal carriers, are two-dimensional and confined in CuO2 planes.
For the first time фц (100 K) = (3,33 ± 0,03) · 1013 s was found for all YBCO films without defects but with different current carriers concentration. Near value фц (100 K) (4 ± 0,3) · 1013s was obtained for YPrBCO films and symmetrical YBCOYPrBCO SL. It is shown that in YBCO systems о ~ 1/Тс ~ 1/Д (0) and coherence length о increases upon Тсс reduction. Consequently, the order parameter Д (0) is to decrease upon doping reduction. At the same time the values of фц (100K) в measured for all YBCO films are found to linearly increase with Tc what is likely the fundamental property of YBCO systems as well.
The methodical approach to the PG analysis in HTSC has been developed. In the framework of the approach an equation is proposed allowing us to adequately describe the experimental у' (Тс) dependencies for all samples studied in the whole temperature interval Tc<T<T*. Finally an equation for temperature dependence of pseudogap Д* is obtained.
For the first time Д* (Тс) dependencies of YBCO films with different oxygen concentration as well as of Y1-xPrxBa2Cu3O7-y films have been studied. It was shown that Д* (Тс) of low dopped YBCO films slightly depends on temperature. Nevertheless, all Д* (Тс) were found to demonstrate maximum at Т = Тm. For all YBCO films Тm (Y) 133 K and corresponding value of coherence length ab (Tm (Y)) 18Е is the same for all YBCO samples. At the same time in YPrBCO films Тm (Pr) 110 K what is ~ 23 K low than Тm (Y) and accodingly ab (Tm) (Pr) 45.2 Е what is 2.5 times of ab (Tm (Y)). It is established that ab (Tm (Y)) 18Е is a critical size of local pairs above which the pairs, which follow the Bose-Einstein condensation (BEC) theory, have to transform into Cooper pairs, which obey the BCS theory. Thus the BEC-BCS versus temperature crossover has been experimentally observed in the systems with intermediate density of current carriers.
Also studied are the dc-current and microwave field properties of S-c-N contacts between HTSC and normal metal. The studies allowed us for the first time evaluate the ratio 2 (0) /kTc = (5 ч 5.5) for YBCO and clarify the role of electron-phonon interaction in the process of superconducting pairing in HTSC.
Keywords: HTSC, fluctuation conductivity, dimensional crossover, coherence length, phase relaxation time, pseudogap, strongly coupled bosons (local pairs).
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Процеси взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною клітин. Біологічна дія іонізуючих випромінювань. Етапи розвитку променевої хвороби. Деякі міри захисту від зовнішнього і внутрішнього опромінення. Характер радіаційного впливу на живий організм.
реферат [81,7 K], добавлен 12.04.2009Загальні властивості реальних газів. Водяна пара і її характеристики. Аналіз трьох стадій отримання перегрітої пари. Основні термодинамічні процеси водяної пари. Термодинамічні властивості і процеси вологого повітря. Основні визначення і характеристики.
реферат [1,2 M], добавлен 12.08.2013Фізико-хімічні основи процесів в галузях хімічних технологій, визначення швидкості законами теплопередачі. Процеси перенесення маси енергії і кількості руху, рівняння нерозривності суцільності потоку. Гідростатична подібність, емпіричні залежності.
лекция [2,3 M], добавлен 17.07.2011Електромагнітні перехідні процеси у системах електропостачання, струми та напруги при симетричних та несиметричних коротких замиканнях у високовольтній мережі, струми замикання на землю в мережах з ізольованою нейтраллю. Векторні діаграми струмів.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 12.07.2010Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов'язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці. Квантова теорія твердих тіл. Наближення Ейнштейна і Дебая. Нормальні процеси і процеси перебросу.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 04.01.2010Некристалічні напівпровідникові халькогеніди застосовуються в системах реєстрації, збереження й обробки оптичної інформації. При взаємодії світла з ними в них відбуваються фотостимульовані перетворення, які приводять до зміни показника заломлення.
курсовая работа [410,3 K], добавлен 17.12.2008Основнi поняття перехiдних процесів в лiнiйних електричних колах. Закони комутацiї i початковi умови. Класичний метод аналiзу перехiдних процесiв. Вимушений i вiльний режими. Перехідні процеси в колах RL і RC. Увiмкнення джерел напруги до кола RC.
реферат [169,2 K], добавлен 13.03.2011Поглинена й експозиційна дози. Одиниці вимірювання дози випромінювання. Особливості взаємодії випромінювання з біологічними об'єктами. Дія іонізуючого випромінювання на організм людини. Залежність небезпеки від швидкості виведення речовини з організму.
реферат [38,2 K], добавлен 12.04.2009Процеси інтеркаляції водню матеріалів із розвинутою внутрішньою поверхнею. Зміна параметрів кристалічної гратки, електричних і фотоелектричних властивостей. Технологія вирощування шаруватих кристалів, придатних до інтеркалюванняя, методи інтеркалювання.
дипломная работа [454,6 K], добавлен 31.03.2010Розробка, виробництво виробів електронної техніки. Фоторезисти - складні полімерно-мономерні системи, у яких під дією випромінювання визначеного спектрального складу протікають фотохімічні процеси. Фоторезисти на основі поливинилциннамата і його похідних.
курсовая работа [1008,6 K], добавлен 15.12.2008
