Особенности транспортных свойств в нормальном состоянии неупорядоченных и низкоразмерных сверхпроводников

• Автор: Манохин, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая характеристика работы

2. Электронная структура и аномальные физические свойства

метастабильных растворов А

2.1 Введение и постановка задачи

2.2 Описание методики первопринципных расчетов

2.3 Поверхность Ферми

2.3.1 Электронные топологические переходы

2.3.2 Нестинг

2.4 Термодинамические свойства

2.4.1 Энтальпия образования

2.4.2 Параметр решетки и модуль объемного сжатия
2.4.3 Плотность состояний
2.5 Транспортные свойства
2.6 Выводы
3. Электрон-фононное рассеяние и термоэдс высокотемпературных
сверхпроводников
3.1 Введение и постановка задачи
3.2 Модель электрон-фонон-примесного взаимодействия
3.3 Сравнение теоретических и экспериментальных данных
3.4 Выводы
4. Магнетопроводимость высокотемпературных сверхпроводников в
параллельном магнитном поле
4.1 Введение и постановка задачи
4.2 Теория флуктуационной проводимости в слоистом
сверхпроводнике
4.3 Теоретический расчет флуктуационной проводимости во внешнем поле, ориентированном параллельно проводящим слоям
4.4 Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных
4.5 Выводы
5. Заключение
6. Список литературы

1. Общая характеристика работы
Актуальность темы
В работе методами современной физики твердого тела проведен теоретический анализ транспортных свойств в нормальном состоянии неупорядоченных и низкоразмерных сверхпроводников. В качестве объектов исследования выбраны системы, активно изучаемые в последние годы как теоретически, так и экспериментально: неупорядоченные твердые растворы А1-81, пленки ВТСП и искусственные ВТСП сверхрешетки. Таким образом, актуальность темы обусловлена, с одной стороны, фундаментальным характером и новизной решаемых проблем, а с другой стороны - потребностями экспериментальной физики.
Цель работы
Целью работы является теоретическое исследование особенностей транспортных свойств (проводимость, магнетопроводимость, термоэдс, коэффициента Холла) в нормальном состоянии неупорядоченных и низкоразмерных сверхпроводящих систем, сравнение полученных результатов с недавними экспериментальными данными, и в результате получение новых выводов о микроскопических параметрах и механизмах переноса электрического заряда и тепла в изучаемых системах.
Научная новизна
В работе получен ряд новых результатов о транспортных свойствах неупорядоченных и низкоразмерных систем, в частности впервые вычислен тензор магнетосопротивления пленок ВТСП в магнитном поле, параллельном проводящим слоям, и рассчитаны транспортные коэффициенты неупорядоченных твердых растворов А1-81 вблизи точки решеточной неустойчивости. Сравнение с последними экспериментальными данными провело к ряду новых выводов о микроскопических механизмах переноса электрического заряда и тепла в исследуемых системах.

Практическая значимость работы
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что она вносит вклад в понимание процессов переноса в неупорядоченных и низкоразмерных системах, дает объяснение последним экспериментальным данным и делает конкретные предсказания о направлении поиска новых материалов с заданными физическими свойствами.
Основные научные положения, выносимые на защиту
1. В неупорядоченных твердых растворах А1-81 при легировании кремнием наблюдаются изменения топологии поверхности Ферми: электронные топологические переходы (ЭТП) и особенности Кона (нестинг). Особенности типа ЭТП приводят к экспериментально наблюдаемым аномалиям в транспортных коэффициентах (проводимость, термоэдс и коэффициента Холла). Особенности Кона являются причиной аномального роста критической температуры сверхпроводящего перехода при легировании кремнием.
2. Анализ экспериментальных данных по термоэдс нормального состояния высокотемпературных сверхпроводников показывает возможность последовательного объяснения этих данных в рамках теории ферми-жидкости с учетом эффектов межчастичного взаимодействия. Температурная зависимость и знак коэффициента термоэдс для различных систем ВТСП, в том числе искусственных сверхрешеток, могут быть согласованно объяснены в рамках модели, учитывающей фононную перенормировку коэффициента Зеебека в присутствии беспорядка замещения, и определяются параметрами электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий.
3. Экспериментально наблюдаемое поведение тензора
магнетосопротивления соединения В128г2СаСи208+х в магнитном поле, параллельном проводящим слоям, находит количественное объяснение в рамках флуктуационной теории в широком интервале температур и

3. Электрон-фононное рассеяние и термоэдс высокотемпературных сверхпроводников ВТСП
3.1 Введение и постановка задачи.
Введение
Активное изучение термоэлектрического эффекта в нормальном состоянии ВТСП возобновило интерес к ряду фундаментальных проблем физики металлов, обсуждающихся в течении многих лет, но все еще не нашедших окончательного решения. Недавно было высказано предположение, что особенности термоэдс ВТСП могут быть объяснены на основе фононной перенормировки [28]. Наряду с перенормировкой термоэдс за счет чистого электрон-фононного взаимодействия, важную роль играет интерференция электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий [29]. В этом случае величина термоэдс в примесных системах определяется неборновской амплитудой электрон-примесного рассеяния и, следовательно, зависит от валентности атома примеси. Однако, квазиклассический подход, использованный в работе [29], не позволил авторам учесть все многообразие интерференционных процессов. Далее проблема изучалась в статьях [30,31,32]. Полная квантовая теория, учитывающая все интерференционные процессы с учетом неборновского характера рассеяния электрона на примеси, была развита в работе [33] на основе метода квантового кинетического уравнения. Результаты, полученные в [33], показывают сильную зависимость величины и знака термоэдс от параметров электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий.
Постановка задачи.
Основной задачей данной главы была попытка объяснить механизмы транспортных свойств нормального состояния ВТСП купратов. Для этого были проведены теоретические расчеты температурной зависимости коэффициента термоэдс и сравнение с экспериментальными данными для различных семейств ВТСП, в рамках простой модели, учитывающей фононную перенормировку