Влияние структурной релаксации на электрофизические свойства низкоразмерных проводников

• Автор: Романенко, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Структурная релаксация в твердых телах

аналитически обзор

1.1. Модель жестких зон в твердом теле

1.2. Квазиодномерныс халькогениды переходных металлов

1.2.1. Па йерл со в с кая структурная неустойчивость

в квазиодномерных проводниках

1.2.2. Волны зарядовой плотности ВЗП

1.2.2.1. Возбуждения в системе ВЗП.

1.2.2.2. Солитоны в системе ВЗП

1.2.2.3. Метастабильные состояния в системе ВЗП
1.2.2.4. Вопросы сосуществования ВЗП и сверхпроводимости
в низкоразмерных системах
1.2.3. Влияние межэлектронного взаимодействия на
температурную зависимость электросопротивления квазиодномерных проводников
1.2.4. Кристаллическая структура квазиодномерных полуторных
халькогенидов переходных металлов и экспериментальные предпосылки обнаружения квазиодномерных электронных кинетических свойств в них
1.3. Квазидвумерныс куиратные высокотемпературные
сверхпроводники
1.3.1. Кристаллическая структура квазидвумерных купратных
высокотемпературных сверхпроводников
Кристаллическая структура высокотемпературных сверхпроводников с общей структурной формулой ЬпВауСиОх ЬпУ, Рг, Ей, Сс
Кристаллическая структура высокотемпературных сверхпроводников с общей структурной
формулой В8г2СаП.1Сипп4хп1 V
Концентрация носителей тока в квазидвумерных купратн ых высокотемпературных сверхпроводн иках и ее связь с физическими свойствами
Обзор основных электрофизических свойств квазидвумерных купратн ых высокотемпературн ых сверхпроводн и ко в и механизмов влияния на них структурной релаксации
Мобильная кислородная подсистема купратиых высокотемпературных сверхпроводн и ков Влияние содержания кислорода и его перераспределения на электрофизические свойства купратных высокотемпературных сверхпроводников Структурные модуляции и аномалии физических свойств высокотемпературных сверхпроводников при температурах выше 0 К
Квантовые поправки к проводимости, теплоемкости, магнитной восприимчивости, а также аномальное магнетосопротивление в неупорядоченных проводниках Выводы по главе
Глава 2. Методы и мел одики исследовании, экспериментальные установки,
а так же исследованные образцы
2.1. Временные зависимости электросопротивления как метод исследования релаксационных процессов в низкоразмерных проводниках
2.2. Методика измерении температурных и временных
зависимостей электросопротивления и магнитной восприимчивоеш низкоразмерных проводников
2.3. Измерение температурной зависимости времени
релаксации электросопротивления
2.4. Приготовление электрических контактов к монокристаллам полуторных халькогенидов переходных металлов и высокотемпературных сверхпроводников
а также к ноликрисгаллическим образцам этих соединений
2.5. Методика получения монокристаллов полуторных халькогенидов переходных металлов
Моз, 1Ье3, МЬо.9Тао.ез и их характеризации
2.6. Методика получении поликристаллов высокотемпературных сверхпроводников состава лВа2Сизлл , Рг, Ей, Сс и В8г2СаСи,
,2,3, а так же монокристаллов УВа2СизЛ,
РгВа2СизЛ, Вг2СаСи8л Ю
Основные результаты и выводы по главе 2
Глава 3. Результаты исследования влияния структурной релаксации на электрофизические свойства квазиодномерных халькогенидов переходных металлов
3.1. Температурная зависимость электросопротивления
и времени релаксации электросопротивлении в монокристаллах Мо
3.2. Температу рная зависимость электросопротивления
квазиодномерных проводников МЬ2е3, ЧЬоТао.ЬЗсз и резко охлажденною Мо
3.3. Сверхпроводящие характеристики квазиодномерных проводников ЧЬдТалез
3.4. Экспериментальное наблюдение квантовых поправок к проводимости и магнитной восприимчивости в Мог8з Основные результаты и выводы по главе
Глава 4. Результаты исследования влияния структурной релаксации на электрофизические свойства квазидвумсрных купратных высокотемпературны сверхпроводников с общей структурной формулой ГВа2Си6Л лУ, Рг, Ей, й
4.1. Эффекты слабой и сильной локализации в ЛВа2Си6Л
ЬпУу Ей, Сс1 дс0,5 и влияние на них релаксационных процессов при комнатных температурах
4.2. Два вида релаксационных процессов в.Ва2Сизд
4.3. Температурная зависимость анизотропии электросопрогивления в монокристаллах
РгВагСизОбд и ее изменение в процессе релаксации
Основные результаты и выводы по главе 4
Глава 5. Результаты исследования влияния структурной релаксации на электрофизические свойства квазидвумерных кунратных высокотемпературных сверхпроводников с общей структурной формулой
i.,4, 2, 3
5.1. Релаксационные процессы в висмутовых ВТСП с общей
структурной формулой i,.i,4.v л2, 3
5.2. Температу рная зависимость электросопротивления соединений iI1ii,4. 2 3 и ее изменение
в процессе релаксации
5.3. Влияние перераспределения кислорода в процессе
релаксации па электросопротивление и температуру сверхпроводящею перехода монокристаллов i8v
5.4. Фазовый переход при Г К в висмутовых ВТСП с общей структу рной формулой В8г2СаСид п1. 2,3 и его влияние на нормальные
и сверхпроводящие свойства
Основные результаты и выводы но главе 5
Список цитированной литературы.
Введение.
Актуальность


Изучение на электронном сканирующем микроскопе микродифракция слоистого халькогенида тантала 1ТТаБег представителя класса квазидвумерных проводящих систем МХ2 обнаружило структурный переход при температуре ГсНЮО К 5. Обнаруженная модуляция плотности заряда оказалась несоизмеримой с периодом исходной кристаллической решетки так называемая несоизмеримая волна зарядовой плотности В1. Дальнейшие исследования обнаружили подобный фазовый переход, сопровождающийся модуляцией плотности заряда, в целом ряде других соединений класса МХ2 1. Аналогичные явления наблюдаются в квазиодномерных проводниках МХ 2, М2Хз , МЛ 7, МХ 8, МХ4х1 9, КМоО2 , ШуиМоО, 2, и в целом ряде других низкоразмерных систем. Онгом и Монсо в году 1. В дальнейшем для одного только . II. При теоретическом рассмотрении динамики ВЗП удобно перейти к поляризационной функции х , которая появляется в результате экранирования внешнего электрического поля электронами проводимости. Р0Х0Ш0 ЬДХ АЕмЯЕЖЕкЕм, 1. Ек энергия электрона, функция распределения Ферми электронов с волновым вектором к. На рис. Х0УХ0 в зависимости от 0 при Т 0 для различных размерностей рассматриваемой системы. Из рис. Для двухмерного и трехмерного случаев такой бесконечной сингулярности нет. При температуре поверхность Ферми размывается, и бесконечная сингулярность у0 при ку переходит в конечную по амплитуде аномалию. При 2кпТЕу температурная зависимость v имеет вид
Рисунок 1. ЕР энергия электрона на поверхности Ферми, а кр его импульс. Таким образом, даже при учете температурного размытия поверхности Ферми, квазиодномерная система оказывается неустойчивой относительно модуляции плотности электронов в потенциале У2к, при достаточно низких температурах. Возникающая в результате этой неустойчивости модуляция заряда и есть волна зарядовой плотности ВЗП. В с волновым вектором О, в результате электронфононного взаимодействия, будет влиять на решеточные колебания фононы, причем наибольшее влияние будут испытывать фононы с волновыми векторами близкими к кр. V константа электронфононного взаимодействия. В одномерном случае частоты фононов с волновыми векторами 2кр будут существенно понижены по сравнению с другими фононными частотами изза аномалии х при к р. Таким образом, перенормированная фононная частота ОусР уменьшается до нуля при понижении температуры. Смягчение фононов в результате такого механизма получило название аномалии Кона . На рис. В одномерном случае частота С2кЛТ обращается в нуль при температуре пайерлсовского перехода 7. Решеточное искажение с волновым вектором 2кг при этой температуре замерзает и возникает В1. Рисунок 1. Коновская аномалия для различных размерностей О системы
1. Возбуждения в системе ВЗП. При конечной температуре ТТр всегда существуют возбуждения в системе ВЗП. Впервые, основываясь на экспериментальных данных по наблюдению ВЗП с помощью дифракции нейтронов, на существование таких возбуждений указал Оверхаузер в году . Он пришел к выводу, что когда фононные моды конденсируются около возникают новые особые точки соответствующие волновым векторам 2кр первоначальной зоны Ьриллюэна, которые приводят к возникновению новых мод в фононном спектре. Отличительной особенностью этих возбуждений является обращение в нуль их энергии при ку. Такие возбуждения были названы фазонами. В работе исследована динамика новых мод вблизи с помощью модели желе для электронов. Одна мода, названная Л, имеет конечную энергию возбуждения. Другая названа А. Энергия этою возбуждения вблизи точек ку стремится к нулю рис. Л , соответствует амплитудным возбуждениям, А фазовым возбуждениям ВЗП фазонам. А,. А соответствует изменению фазы Ф. Изменение фазы означает трансляционное движение ВЗП и заряда скользящая мода. ВЗП может переносить ток под действием слабого электрического ноля, поскольку энергия возбуждения фазона близка к нулю . При достаточно низких скоростях движения V выполняется неравенство Р1ук. А, и скользящая мода двигается без диссипации энергии изза одночастичных процессов рассеяния, а свободные состояния отделены конечной по амплитуде энергией Д. Рисунок 1.