Структура и динамика вихрей в анизотропных сверхпроводниках

• Автор: Мельников, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 48 с. : ил.; 20х14 см

Содержание

Общая характеристика работы

Основное содержание работы

1 Феноменологическая теория вихревых структур в сверхпроводниках: с анизотропным спариванием.

1.1 Структура изолированных вихрей в гексагональных экзотических сверхпроводниках

1.2 Структура вихревой решетки и магнитные фазовые переходы в гексагональных экзотических сверхпроводниках

1.3 Вихревые структуры в тетрагональных сверхпроводниках

2 Динамика вихревых линий в анизотропных сверхпроводниках.

2.1 Вязкое движение вихрей в сверхпроводниках с анизотропным тензором эффективных масс
2.2 Динамика вихревых линий в слоистых сверхпроводниках с джозефсоновским взаимодействием между слоями
3 Квазичастичные возбуждения в смешанном состоянии сверхпроводников с анизотропным спариванием.
3.1 Изолированная вихревая линия в й-сверхпроводнике:, эффект Ааронова-Бома для квазичастиц
3.2 Спектр квазичасттщ в вихревых решетках сверхпроводников
с ^-спариванием
4 Электронная структура и транспортные свойства смешанного состояния в мезоскопических сверхпроводниках.
4.1 Электронная структура многоквантовых вихрей и вихревых молекул в мезоскопических сверхпроводниках
4.2 Когерентный транспорт в смешанном состоянии мезоскопических сверхпроводников
|. —учение
к работ по теме диссертации

Общая характеристика работы
Введение, актуальность темы диссертации
В последнее время в физике низких температур большое внимание уделяется теоретическому и экспериментальному изучению свойств анизотропных сверхпроводников. Начиная с 70-х годов был получен целый ряд сверхпроводящих соединений с сильноанизотропной кристаллической структурой и, соответственно, анизотропными характеристиками как в нормальном, так и в сверхпроводящем состоянии (например, проводимостью, критическими магнитными полями Нс и Нса, лондоновской глубиной проникновения магнитного поля Ад). Обнаружение сверхпроводимости в металлах с тяжелыми фермионами (t7.Ptз, иВез, и др.) и от-
крытие высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) Ьа—вг-Си—О, У — Ва — Си — О, Вг — Ьг — Са — Си — О, Т1 — Ва — Са — Си — О, являющихся в большинстве случаев существенно анизотропными, стимулировали дальнейшее интенсивное развитие теории и эксперимента. Как ВТСП, так и соединения с тяжелыми фермионами являются сверхпроводниками второго рода: в широком диапазоне магнитных полей их свойства определяются особенностями структуры и динамики вихрей. Экспериментальные исследования смешанного состояния в этих соединениях указывают на ряд качественно новых физических эффектов, отсутствующих В изотропных сверхпроводниках. В частности, для таких систем характерны специфические угловые зависимости критических полей, особая структура вихревой решетки и коров вихрей, нетривиальные особенности электронной структуры смешанного состояния, анизотропные транспортные свойства вихревых структур, внутренний эффект Джозефсона (для сильпоанизо-тропных слоистых ВТСП Вг — Эг — Са — Си — О, Т1— Ва — Са — Си — О). Успехи тонкопленочной технологии, кроме того, позволяют в настоящее время создавать сверхрешетки типа сверхпроводник/нормальный металл и сверхпроводник/диэлектрик. Экспериментальные исследования свойств таких искусственных слоистых систем представляют большой интерес с точки зрения различных приложений. Теоретический анализ особенностей магнитных и транспортных свойств вихревых структур в анизотропных сверхпроводниках является, таким образом, весьма актуальным дли описания физических явлений, которые были экспериментально обнаружены в соединениях с тяжелы ми фермионами, ВТСП и искусственных сверхрешетках.
Среди сверхпроводников с тяжелыми фермионами наиболее хорошо изученным соединением является UPt3, для которого большинство экспериментов свидетельствует в пользу того, что возникающий ниже крити-

Рис. 6: Спектр квазичастиц для кара = 50 (а) и тара = 100 (Ь).
этом от дискретного квантового числа и периодичны по волновому числу qx с периодом т/а (см. рис.6). Ветки спектра в таком Ш режиме практически не имеют дисперсии по qy (дц).
Наличие экстремальных точек в спектре при определенных є = ёп приводит к появлению особенностей ван Хова в зависимости плотности состояний от энергии (в Ш режиме 5Аг(е) ~ е — £„|“'1/2). Расстояние между особенностями по энергии дается выражением 5е ~ є*/(2арСс).
Кроссовер от Ш к 2Б режиму происходит при ес ~ 0.5е*, когда размер циклотронной орбиты в направлении qx (дд) становится больше размера первой зоны Бриллюэна (С02 на рис.5а). При этом появляется существенная дисперсия энергии по §2,, и особенности ван Хова становятся более слабыми (мы получаем набор разрывов и логарифмических расходимостей в
Ще))-
Если мы пренебрегаем осцилляциями плотности состояний как функции энергии (связанными с особенностями ван Хова), то мы можем проанализировать пространственные распределения АГ(е, г) в рамках модифицированной полуклассической модели, в которой Допплеровский сдвиг энергии усреднен в направлении на нуль щели. В отсутствие рассеяния на примесях локальная плотность состояний дается выражением:
я(є = 0)^ігУ(32)
Для частного случая квадратной решетки линии уровня функции КДх, у) изображены на рис.7а. Усредненная по решетке плотность состояний (при є = 0) имеет вид: (ІУ) = ^Ырк(о1)^/Н/НС2, где й(сгд) = Ор2 + сгр^