Терагерцовая спектроскопия материалов с электронными корреляциями

• Автор: Горшунов, Борис Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ОТКЛИКА

МАТЕРИАЛОВ С ЭЛЕКТРОННЫМИ КОРРЕЛЯЦИЯМИ

1Л. Оптические свойства друдевского проводника

1.2. Волны зарядовой плотности в одномерных проводниках

1.3. Энергетическая щель и куперовский конденсат в спектрах БКШ-

сверхпроводника

1.4. Эффекты перенормировки в тяжёлофермионных соединениях

1.5. Спиновые лестницы и цепочки: одномерные системы с сильным электрон-

электронным взаимодействием
ГЛАВА II. МЕТОДЫ ТЕРАГЕРЦОВОЙ ЛОВ-СПЕКТРОСКОПИИ ПРОВОДЯЩИХ
МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы терагерцовой диэлектрической спектроскопии твёрдых тел
2.2. Метод диэлектрической ЛОВ-спектроскопии
2.3. ЛОВ-спектроскопия проводящих плёнок на диэлектрических подложках
2.4. ЛОВ-спектроскопия проводников с применением метода диэлектрического
пробника
2.5. Измерение на ЛОВ-спектрометрах спектров коэффициента отражения от
поверхности «полубесконечных» образцов
2.6. Панорамная диэлектрическая спектроскопия
ЕЛАВА III. ТЕРАЕЕРЦОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ СОСТОЯНИЯ С ВОЛНОЙ
ЗАРЯДОВОЙ ПЛОТНОСТИ В НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ПРОВОДНИКАХ
3.1. Флуктуации волн зарядовой плотности и парапроводимость в
низкоразмерных проводниках

3.2. ВЗП-флуктуации в терагерцовых спектрах диэлектрического отклика
одномерного проводника TTF-TCNQ
3.3. ВЗП-флуктуации в терагерцовых спектрах диэлектрического отклика
одномерных проводников К0.3М0О3 и (TaSeI
3.4. Двумерный проводник lT-TaS2: ВЗП-парапроводимость?
3.5. Электронные свойства одномерных проводников семейства SrNbCb 5_х
ГЛАВА IV. ДИНАМИКА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В СПИН-ЛЕСТНИЧНОМ
СОЕДИНЕНИИ Sr]4.xCaxCu2404i
4.1. Физические свойства спин-лестничных купратов семейства
Sri4_xCaxCu2404i
4.2. Обнаружение волны зарядовой плотности в подсистеме СигОз-лесенок
Sri4CU2404i
4.3. Подавление состояния с волной зарядовой плотности в Sri4_xCaxCu24C>4i при
легировании кальцием
4.4. Динамика носителей в СиСЬ-цепочках LaySri4-x.yCaxCu2404i
ГЛАВА V. ТЕРАГЕРЦОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ
СВЕРХПРОВОДНИКОВ
5.1. Оптическая спектроскопия высокотемпературных сверхпроводников
5.2. «Аномальное» поглощение электромагнитного излучения в
сверхпроводящей фазе высокотемпературных сверхпроводников
5.3. Терагерцовые-инфракрасные спектры монокристалла LaissSro.isCuOt:
сверхпроводящий конденсат и «остаточное» поглощение
5.4. Поперечный джозефсоновский плазмон в ВТСП-купрате
SmLao85Sro.i5Cu

ГЛАВА VI. ТЕРАГЕРЦОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ В СОЕДИНЕНИЯХ С ТЯЖЁЛЫМИ ФЕРМИОНАМИ И С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ
6.1. Магнитное упорядочение и сверхпроводимость в тяжёлых фермионах
6.2. Природа тяжёлых квазичастиц в соединениях иРсГАІз и ИРгз
6.3. Электродинамические свойства когерентного состояния в
полупроводниках с промежуточной валентностью ЬтВб и УЬВіг
6.3.1. Терагерцовая диэлектрическая спектроскопия гексаборида самария ЬтВб
6.3.2. Терагерцовая диэлектрическая спектроскопия додекаборида иттербия УЬВ]2
6.4. О природе тонкой структуры гибридизационной щели в БтВб и УЬВп
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Низкотемпературная специфика физических свойств ТФ ярко отражается и в их оптических свойствах. Рис.1.10 схематично демонстрирует частотное поведение проводимости и диэлектрической проницаемости металла, переходящего при понижении температуры в ТФ-фазу. При высоких температурах, Т>Т*,Тк оптический отклик ТФ совпадает по виду с откликом простого металла и обычно описывается в рамках друдевской модели проводимости, формулы (1.3), (1.4): проводимость слабо изменяется на низких частотах и быстро спадает в районе частоты релаксации у; соответственно ведёт себя и диэлектрическая проницаемость. Основные особенности ферми-жидкостного ТФ-состояния проявляются в спектрах при Т<Т*. Это, во-первых, провал в спектре проводимости, отражающий появление гибридизационной щели Л в плотности состояний. На Рис. 1.10 показано, как происходит гибридизация f - и s - состояний с образованием гибридизационной щели. Минимальному зазору Amjn между верхней и нижней зонами соответствуют состояния с различными значениями импульса. Эта (непрямая) щель может наблюдаться в температурных зависимостях транспортных свойств или с помощью экспериментов по фотоэмиссии. Оптическому поглощению отвечают вертикальные переходы с сохранением импульса, поэтому порог оптического поглощения лежит на более высоких энергиях A>Amjn. Вторая отличительная особенность ТФ в сравнении с металлами - это узкий пик на нулевой частоте. Он обусловлен динамическим откликом тяжёлых ферми-квазичастиц с перенормированной эффективной массой ш* и имеет, как описано ниже, типично друдевский вид, сходный со спектром проводимости при Т>Т*, но со значительно меньшей (перенормированной) частотой релаксации у* квазичастиц. Соответственно динамической проводимости ведёт себя и диэлектрическая проницаемость ТФ: появление гибридизационной щели ведет к возрастанию низкочастотной величины в', которая затем вновь уменьшается до отрицательных значений ниже частоты релаксации у* тяжёлых квазичастиц.
Детальное микроскопическое описание оптического отклика тяжёлых фермионов впервые было дано Миллисом и Ли [51]. Они основывались на периодической модели Андерсона. В пределе низких частот и низких температур, когда превалирующим является рассеяние на примесях, ими были получено следующее выражение для частотнозависимой проводимости:
сг, (со)
т + (т* I т)2 а2т2 m * 1 + со2(т1 *)2
(1.25).
Здесь введено обозначение