Андреевская спектроскопия сверхпроводящих оксипниктидов железа

• Автор: Кузьмичева, Татьяна Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА МНОГОЗОННЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОКСИПНИКТИДОВ

;? 1.1. Кристаллическая структура и строение энергетических зон оксипник-

тидов
$ 1.2. Теоретические модели многощелевой сверхпроводимости и их экспериментальное обоснование
§ 1.3. Экспериментальные исследования двухщелевой сверхпроводимости в соединениях БпО і.хРхРеАь (їм = лантаноид)
Глава 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И АНАЛИЗА ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ ДЛЯ КОНТАКТОВ НА МИКРОТРЕЩИНЕ В СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦАХ

§2.1. Быстродействующая цифровая установка для записи 1(У)- и с11(У)/с/У-

характеристик
§ 2.2. Методика приготовления контактов на микротрещине в сверхпро-
водниковых образцах и анализ метода измерений
§ 2.3. Экспериментальные методы: андреевская и внутренняя андреевская
спектроскопия
§ 2.4. Определение вида анизотропии сверхпроводящей щели по асимметрии особенностей на спектрах динамической проводимости БиБ-андреевских контактов
§ 2.5. Основные характеристики использованных в работе образцов
Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ЬаОі_хГхГеА$, ОсЮі_§ЕеА5, 0<Юі_хЕхЕєА5, СеО^БЩеАз, Зггіі_хТ1іхОЕсАя С ПОМОЩЬЮ АНДРЕЕВСКОЙ И ВНУТРЕННЕЙ АНДРЕЕВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
§3.1. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах СсЮ] ,реАх, GdOi.xFxFe.As. Влияние температуры на форму спектров андреевских контактов

§ 3.2. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах ЬаО/_^F^FeЛs. Влияние температуры на форму спектров андреевских контактов
§ 3.3. Определение сверхпроводящих щелей в оптимально допированных поликристаллических образцах Бті.хТІіхОРеАх
§ 3.4. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах Бті-хТйхОРеАз с Тс ^45 К. Влияние температуры на форму спектров андреевских контактов
§ 3.5. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах СеО і-хРхРеАз
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, СТРУКТУРНОГО БЕСПОРЯДКА, ДОПИРОВАНИЯ И ОБРАЗУЮЩЕГО ЛАНТАНОИДА НА ПАРАМЕТРЫ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО СОСТОЯНИЯ ОКСИПНИКТИДОВ ИаО^ЩЩеАз,
ОсЮ^РеАв, СсЮї-ЩхЕеАз, 8ггі|_хТ1іхОГсЛь, СеО^ЩЩеАз
§ 4.1. Зависимость сверхпроводящих щелей и характеристических отношений от Тс для оксипниктидов на основе Ьа, Ой, Бт и Се. Сравнение результатов с
данными, полученными другими группами
§ 4.2. Сравнение зависимостей большой и малой сверхпроводящих щелей от температуры для оксипниктидов на основе Ьа, Осі и Бт. Сопоставление
Ацз(Т) с двухщелевой моделью Москаленко и Сула
§ 4.3. Определение относительных констант электрон-бозонного взаимодействия Л из эксперимента. Зависимость Л от критической температуры для оксипниктидов на основе Ьа, Сс1 и Б т. Косвенное определение типа симметрии Аі
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Одним из ключевых, но весьма неожиданных событий в истории физики твердого тела стало создание группой! Хосоно в 2008 году высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) на основе железа ■— оксипниктида LaO|^xFxFeAs [1]. Магнетизм подавляет сверхпроводимость, поэтому материаловеды никогда всерьез не рассматривали возможность построения сверхпроводниковой структуры, содержащей атомы железа. Так, синтезированный двумя годами ранее LaOFeP [2] остался без внимания: его критическая температура оказалась невысока, всего
4.5 К. Однако, известие о том, что LaO)_xFxFeAs переходит в сверхпроводящее состояние при Тс = 26 К [1] произвело настоящий «бум», сравнимый с открытием ВТСП-купратов: появилось множество теоретических и экспериментальных работ по всестороннему изучению свойств окснарсснида железа на основе лантана. Вскоре были синтезированы аналогичные оксипниктиды на основе практически всех редкоземельных металлов, а семейство в целом стали обозначать последовательностью коэффициентов стехиометрической формулы «III 1».
По своей структуре 1111-материалы квазидвумерны и схожи с купратамн: их элементарная ячейка представляет собой стопку сверхпроводящих слоев (Fe-As), чередующихся в с-направлении со спенсерами — несверхпроводящими блоками оксидов (Ln-O). Путем изменения структуры спенсеров было синтезировано еще четыре семейства пниктидов [3-6], сравнимых по количеству соединений с классом купратов: система 122 вида AFe2Pn2 с Тс ~ 40 К [7] (где А = Ва, К, Sr; Рп — пник-тид;), система 111— A'FeAs [8] (A’ = Li, Na; ТС~17К), перовскито-подобные Fe2P2Sr^Sc206, CaU)(PtiAs^)Fe2As2 и Cai0(Pt^Asn)(Fe2As2)5 [9,10], а также недавно созданные 112-материалы CaI^xRexFeAs2 [11,12] с максимальными критическими температурами Тс~43 К [13]. Вскоре было найдено объяснение сверхпроводимости в присутствии атомов железа: оказалось, что допирование или внешнее давление разрушают дальний магнитный порядок [14,15].
Несмотря на достаточно ярко выраженную слоистость и анизотропию физических свойств, электронная подсистема железосодержащих сверхпроводников, в отличие от купратов, менее двумерна, т.к. высота блоков Fe-As превосходит толщину СиСЬ слоя, а расстояния между сверхпроводящими блоками в железосодержащих сверхпроводниках значительно меньше, чем подобный промежуток в куп-ратах. Этот факт можно назвать одной из причин того [16], что максимальная зафиксированная критическая температура железосодержащих сверхпроводников Тс = 57.5 К [ 17] достаточно высока, но не достигает уровня купратов.

чивается серебряной пастой, что вынудило экспериментаторов пропускать через проволоку импульсы тока большой силы, буквально «вплавляя» ее в образец, а позже — пользоваться, в основном, методом впрессовывания. В обоих случаях, очевидно, схема крепления токовых и потенциальных контактов к образцу — трехточечная, а измерительный ток пропускается непосредственно через контактную область, при этом возникает опасность ее перегрева. Более того, по мнению некоторых экспериментаторов [142], обе методики, стремясь обеспечить механическую прочность контакта, оказывают сильнейшее воздействие на кристаллическую структуру приповерхностного слоя образца: впрессовывание иглы или «приваривание» импульсом тока проволоки частично разрушает поверхность (пленку оксида или деградировавший слой сверхпроводника), образуя тысячи МБ-тун-нельных (в качестве изолятора выступает неразрушенный поверхностный слой толщиной, обычно, -100 А), ЫБ-андреевских («закоротки», сформированные посредством разрушенного поверхностного слоя) или термических контактов с неконтролируемой геометрией в параллель, поэтому эксперименты, поставленные подобным образом, вряд ли можно считать чистыми. Хотя, авторы [140,141] указывают на некоторые достоинства своих методик, а именно: механическая и термическая стабильность, возможность контролируемо получать контакты в аЬ- или с-направленпях (для монокристаллов) и работать даже с микроскопическими образцами. Далее, если диаметр получаемого контакта настолько мал, что оказывается много меньше квазичастичной длины свободного пробега, т.е. находится в баллистическом режиме [143], авторы аппроксимируют спектр динамической проводимости моделью Блондера — Тинкхама— Клапвика (БТК) [144] с учетом 7 (для двухщелевого сверхпроводника) подгоночных параметров: прозрачности барьера и размытия (для каждой из зон), весового коэффициента и непосредственно величин щелей. Сравним данные работ групп Гоннелли [145-147] и Най-дюка [148]. Группой Найдюка проводила измерения на пленках ЬаОРеАь и БтОБеАь, допированных фтором, с критическими температурами Тс'3-28 К и Тс 1,1 ~ 30 К, соответственно. Полученные ими спектры ТК показаны на рис. 1.14 (а,б) снизу. Хорошо видно, что проводимость имеет ярко выраженные максимумы при малых смещениях, которые соответствуют щели с характеристическим