Туннельная спектроскопия и спектроскопия андреевского отражения новых высокотемпературных сверхпроводников

• Автор: Степанов, Валерий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Основы теории.

1.1. Описание сверхпроводящего состояния.

1.1.1. Некоторые соотношения теории БКШ.

1.1.2. Анизотропия и симметрия энергетической щели 18 сверхпроводника.

1.1.3. Многозонная сверхпроводимость.

1.1.4. Влияние магнитных и немагнитных примесей.

1.1.5. «Сильная» связь. Уравнения Элиашберга.

1.1.6. Прохождение квазичастиц через границу нормального металла и 32 сверхпроводника.
1.1.7. Эффект «близости».
1.2. Основы микроконтактной спектроскопии.
1.2.1. Режимы протекания тока и некоторые характеристики 40 микроконтактов из металлов в «нормальном» состоянии при отсутствии или «слабом» барьере на поверхности раздела металлов.
1.2.2. «Сильный» туннельный барьер. Одночастичное туннелирование. 46 Туннельная спектроскопия сверхпроводников.
1.2.3. Произвольная связь между берегами контакта. Проводимость 49 баллистического 8/ТМ микроконтакта. Спектроскопия андреевского отражения.
1.2.4. Эффект Джозефсона в туннельных контактах и микромостиках.
1.2.5. Микроконтактная спектроскопия «необычных» 59 сверхпроводников.
1.2.6. Учет отклонений характеристик туннельных и андреевских 64 контактов от «идеальных». Феноменологическая модель Дайнса.
Глава 2. Техника эксперимента.
2.1 Прижимные контакты типа «игла - наковальня».
2.2. Точеные контакты на микротрещине.
2.3. «Мягкие» контакты.
2.4. Измерение вольт-амперных характеристик и проводимостей 80 контактов.
2.5. Обработка результатов измерений. Определение величин

энергетических щелей сверхпроводника из зависимостей <т(У) баллистических микроконтактов.
2.6. Измерение состава, структуры и температуры перехода Тс образцов.
Глава 3. Туннельные исследования ВТСП кристаллов.
3.1. Кристаллическая структура и некоторые физические свойства ВТСП.
3.2. Энергетическая щель и «тонкая» структура туннельных спектров 96 кристаллов ЕиВагСизСЬ.б, La2-xSrxCu04.s и ВігЗггСиСагОя+з (ВІ2212), выращенных скоростным методом.
3.2.1. Туннельные исследования ЕиВазСизСЬ.
3.2.2. Туннельная спектроскопия La2-xSrxCu04-s.
3.2.3. Исследования кристаллов ВігЗггСаСигОв+а (ВІ2212).
3.3. Туннельные спектры высококачественных ВІ2212 кристаллов, 108 выращенных в растворе - расплаве шихты в КС1.
3.3.1. Характеристики образцов.
3.3.2. Туннельные спектры ВІ2212. Измерение Д(7).
3.4. Энергетическая щель кристаллов ВігЗггСигСазОю+б (ВІ2223).
3.5. Заключение к главе 3.
Глава 4. Андреевская спектроскопия La2-xSrxCu04 (0.08 < х < 0.2).
Зависимость энергетической щели от уровня легирования.
4.1. Введение.
4.2. Методика эксперимента.
4.3. Результаты и их обсуждение.
4.3.1. Обработка результатов измерений. Возможные симметрии 133 энергетической щели.
4.3.2. Температурные зависимости компонент энергетической щели.
4.3.3. Зависимость А от уровня легирования (I): s + d^2_ , - симметрия.
4.3.4. Зависимость А от уровня легирования (II): d^ 2 +idxy - симметрия.
4.3.5. Обсуждение полученных результатов.
4.4. Заключение к главе 4.
Глава 5. Исследования MgB2.
5.1. Некоторые характеристики MgB2.
5.1.1. Кристаллическая структура, электронные свойства и сверхпроводимость.
5.1.2. Легирование и разупорядочение.

5.2. Эффект Джозефсона в MgB2.
5.3. Вклад а - и л - зон в проводимость андреевского контакта. 168 Зависимость от температуры энергетических щелей MgB2.
5.4. Зависимость энергетических щелей MgB2 от напряженности 180 магнитного поля, параллельного оси с кристалла.
5.5. Исследования энергетических щелей Mg(Bi-xCx)2 (0.047 < х < 0.132) - 187 достижение однощелевой сверхпроводимости при х=0.132.
5.6. Исследования MgB2, легированного Al (Mgi-XA1XB2, х < 0.32).
5.7. Магнитная примесь в двухзонном MgB2: исследование кристаллов 214 (Mg|.xMnJB2.
5.8. Спектроскопия андреевского отражения Mg' 'В2, облучённого 223 нейтронами.
5.8.1. Методика эксперимента.
5.8.2. Результаты и обсуждение. Сравнение с теорией.
5.8.3. Выводы.
5.9. Заключение к главе 5.
Глава 6. Энергетическая щель ZrBn.
6.1. Введение.
6.2. Характеристики образца.
6.3. Спектроскопические измерения и их обсуждение.
6.4. Заключение к главе 6.
Глава 7. Исследование анизотропии энергетической щели СаСб.
7.1. Некоторые свойства СаСб-
7.2. Методика эксперимента.
7.3. Результаты измерений.
7.4. Обсуждение. Сравнение с теорией.
7.5. Заключение к главе 7.
Заключение
Приложение
Список цитированной литературы

v±2=[l-^Е2-А±(в)2/Е]/2 (1.36)
и1=[ + ^Ег -|Д±(<9)|2 /Е]12. (1.37)
Амплитуды обычного и андреевского отражения (а и Ь) находятся из условий согласования волновых функций ц/N и ц/8 на границе раздела х = 0: ц/ы (0) = y/s (0) и
1^х(0)-^(0) = (2тН0 /Й2))//N (0). Вероятности андреевского и нормального отражений будут равны:
А = |я|2 = <т2 |и+|2 /{|l + (<т„ - )п+п_ф_ф^} (1.38)
В = Ь2 ={(1-сгд,)|1-и+и.^^*|2}/ф + (о-^-1)и+и_^_^‘|2}, (1.39)
где п+ = v± /и±, aN = 4 cos2 6>/(Z2+4 cos2 в). (1-40)
Для однородного изотропного сверхпроводника А(х,в) = Д0 = const и при отсутствии на границе раздела потенциального барьера (Z = 0) выражение (1.38) совпадает с (1.32).
1.1.7. Эффект «близости».
Если туннельный барьер между сверхпроводником S и нормальным металлом N является достаточно слабым, то квазичастицы из нормального металла будут переходить в сверхпроводник и наоборот - спаренные электроны из сверхпроводника будут диффундировать в нормальный металл. Прошедшие туннельный барьер квазичастицы (пары) некоторое время будут жить в соседнем металле. Это приведёт к тому, что вблизи границы раздела на расстоянии ~q(T) сверхпроводимость в S - металле будет частично подавлена, с соответствующим уменьшением А, а в N- металле появится область толщиной х£ы{Т) с «наведённой» сверхпроводимостью ( Одной из хорошо известных моделей эффекта близости является туннельная модель Макмиллана [66], которая была развита для того, чтобы объяснить спектры квазичастичных возбуждений, наблюдавшихся в ряде случаев при туннельных исследованиях сверхпроводников. В этой модели рассматривается сэндвич из плёнок S и N- металлов, в котором слой нормального металла (или сверхпроводника с Т0] и Д| меньшими, чем Тс и A S - металла)