Транспортные свойства высокотемпературных сверхпроводников в нормальной фазе в модели U-минус центров

• Автор: Капустин, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Обзор
1.1. Классы высокотемпературных сверхпроводников
1.2. Общие свойства
1.3. Псевдощель
1.3.1. Фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением
1.3.2. Туннельная спектроскопия
1.3.3. Температурная зависимость сопротивления
1.3.4. Температурная зависимость коэффициента Холла
1.3.5. Оптическая проводимость
1.3.6. Проводимость по оси С
1.3.7. Зависимость величины псевдощели от температуры
1.3.8. Удельная теплоемкость
1.3.9. Комбинационное рассеяние
1.4. Сверхпроводимость
1.4.1. Уравнение Лондонов
1.4.2. Феноменологическая теория Гинзбурга-Ландау
1.4.3. Модель БКШ
1.4.4. Другие механизмы сверхпроводимости
1.5. Сверхпроводимость в системе с предсформированными бозонами
1.5.1. Сравнение основных параметров сверхпроводящего перехода в модели локальных пар и в модели БКШ
1.5.2. Сверхпроводимость в модели У-минус центров

Глава 2. Модель С-минус центров
2.1. Введение в модель
2.2. Модели //-минус центров
2.3. Взаимодействие системы [/-минус центров с системой электронных зон
2.4. [/-минус центры в ВТСП
2.5. Температурная зависимость концентрации
2.5.1. Температурная зависимость концентрации в модели с двумя уровнями
2.5.2. Температурная зависимость концентрации в модели изотропной зоны
2.5.3. Аналитическое решение уравнения
электронейтральности
Глава 3. Сравнение с экспериментом
3.1. Коэффициент Холла
3.2. Методика наложения теоретических кривых на экспериментальные данные
3.3. Ьа2-хЗгхСиОА
3.4. КВаСщОх
3.5. Температурная зависимость сопротивления
3.6. Обсуждение
3.7. Основные результаты
Список литературы

Актуальность темы. Задача по объяснению природы высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) до сих пор является одной из важнейших задач физики твердого тела. В настоящее время (2012) известно несколько классов высокотемпературных сверхпроводников. Это сверхпроводники на основе фуллерена Се о, сверхпроводники на основе меди и открытые в 2008 году сверхпроводники на основе железа. На данный момент наиболее хорошо исследованы сверхпроводники на основе меди, однако, несмотря на интенсивные исследования с момента их открытия в 1986 году, на сегодняшний день отсутствует общепринятая теория этого феномена. Одна из основных сложностей связана с тем, что крайне сложно построить модель, в рамках которой возможно самосогласованное описание как сверхпроводящих свойств, так и свойств в нормальной фазе. Все предложенные теории принципиально можно разделить на две группы. К первой стоит отнести различные модификации теории Бардин-Куппера-Шриффера (БКШ), которые отличаются между собой различными механизмами спаривания электронов, при этом сверхпроводящее состояние (бозе-конденсация пар) образуется одновременно со связыванием электронов в пары.
К другой группе теорий следует отнести теории, в которых предполагается существование связанных электронных пар выше температуры сверхпроводящего перехода, так называемых предсформированных бозонов. При температуре сверхпроводящего перехода происходит лишь конденсация этих пар, тем самым образуется сверхпроводящая фаза. Одной из таких теорий является теория, использующая модель К-минус центров [1,2]. Эта модель, изначально была предложена Андерсеном [3]. В работах Кулика и Педа-на [4]были рассмотрены сверхпроводящие свойства системы, состоящей из [/-минус центров. Для этого была рассмотрена простая кубическая решетка, в узлах которой находились /7-минус центры и показано образование зоны парного переноса, а также найдена температура сверхпроводящего перехода носителей в этой зоне. Концепция центров с отрицательной корреляционной

В зависимости от соотношения между глубиной проникновения магнитного поля и длиной когерентности различается знак поверхностной энергии раздела между нормальной и сверхпроводящей фазой. Отношение
Д13)
известно в литературе как параметр Гинзбурга-Ландау. При к < поверхностная энергия положительна, такие сверхпроводники называют сверхпроводниками первого рода, при к > поверхностная энергия отрицательна, и такие сверхпроводники называются сверхпроводниками второго рода, поэтому начиная с некоторого значения магнитного поля возникает новое фазовое состояние, называемое смешанным, в котором нормальная и сверхпроводящая фаза чередуются определенным образом [77]. Стоит отметить, что все ВТСП относятся как раз к сверхпроводникам второго рода. На рисунке 1.17 изображена фазовая диаграмма сверхпроводника второго рода. Более

-_Нс2(Т) Нормальная фаза
Смешанное Цд(Т) состояние
Сверхпроводящая фаза
Тс Т
Рис. 1.17. Фазовая диаграмма сверхпроводника второго рода. Нс и Нс2 - первое в второе критическое поле соответственно.
подробно о свойствах уравнения Гинзбурга-Ландау изложено в обзоре [81].