Коллективные явления в проводимости квазиодномерных (пайерлсовских) и квазидвумерных сверхпроводящих кристаллов

• Автор: Латышев, Юрий Ильич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 80 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы:
Исследования систем и материалов с пониженной размерностью за последние 20-30 лет ыросли в одно из важнейших направлений физики твердого тела. Достаточно упомянуть о аких крупных открытиях в этой области, как переход Пайерлса и волны зарядовой и иновой плотности, квантовый эффект Холла, высокотемпературная сверхпроводимость, огие черты этих явлений еще остаются не ясными, и физические представления еще аходятся в стадии формирования. В этой связи исследования низкоразмерных материалов родолжают оставаться актуальными. Настоящая работа посвящена исследованиям двух пов низкоразмерных материалов: квазиодномерных проводников с волной зарядовой отности (материалы типа МХз, М= Та, N6, Х=Б, Бе; К0.3М0О3) и квазидвумерных оводников типа ВгБСаСигОв+х (В1-2212), в которых проявляется высокотемпературная ерхпроводимость (ВТСП).
Исследования квазиодномерных проводников с ВЗП проводились более 10 лет. Они пинались с изучения однородных, объемных свойств ВЗП и были затем последовательно правлены на изучение свойств ВЗП на все меньших и меньших длинах, сначала авнимых с длиной релаксации фазы , а затем и модуля параметра порядка ВЗП Ьл(~ 100 ). При этом на малых масштабах длин были обнаружены новые свойства конверсии тока ЗП в ток нормальных носителей, а также квантовые интерференционные эффекты ижущейся ВЗП.
Исследования слоистых ВТСП материалов (В1-2212) начинались с изучения двумерной ецифики сверхпроводящих свойств в плоскости слоев, и были продолжены следованиями поперечного транспорта. Здесь также оказалось, что транспортные свойства ественно зависят от латеральных размеров образца, Т. Характерные длины - это ндоновская глубина проникновения поперек слоев Лс ~ 20 мкм и джозефсоновская убина проникновния Д/~ 1-2 мкм. Исследования были проведены начиная с образцов с £ ~ О мкм, в которых, как было показано, свойства определяются динамикой и пиннингом . сфефсоновских вихрей, и до образцов микронных и субмикронных размеров, на которых
о|вляются квантовые интерференционные эффекты связанные с межслоевым

озефсоновским туннелированием куперовских пар. На этих малых образцах было жазано, что межслоевое туннелирование определяется -волновой симметрией параметра

порядка и существенным вкладом процессов когерентного туннелирования как для куперовских пар, так и для квазичастиц.
Таким образом, целью работы явился поиск и исследование когерентных и квантовых явлений в низкоразмерных структурах на основе материалов с ВЗП и ВТСП на разных масштабах характерных длин этих конденсированных состояний.
В первой части работы, посвященной исследованию квазиодномерных соединений, рассмотрены некоторые эффекты, обусловленные возможностью коллективного транспо ВЗП в исследовавшихся квазиодномерных проводниках и микроструктурах на их основе, второй части иследованы кинетические и диссипативные свойства слоистых сверхпроводников, обусловленные их квазидвумерной природой. Пониженная размерное этих сверхпроводников определяет возможность наблюдения на них перехода Березинск Костерлица-Таулесса, известного раньше для чисто двумерных систем; образования в магнитном поле специфических для слоистой структуры магнитных вихрей: двумерных магнитных вихрей, джозефсоновских вихрей, пиннинг и крип которых определяет коллективный диссипативный вклад в проводимость. Исследована также возможйость наблюдения эффектов Джозефсона на естественной слоистой структуре квазидвумерных сверхпроводников.
В качестве объектов исследований были использованы монокристаллы кваз иод номер соединений о-ТаБз, т-ТаБз, ТаБез, ИЬБез и мезоскопические структуры на основе №>Без; ВТСП-монокристаллы УВагСизОз-х и В12$Г2СаСи208+х (Вг-2212) а также нитевидные монокристаллы В1-2212 и многослойные микроструктуры на их основе для изучения транспорта поперек слоев.
Основные результаты работы, выносимые на защиту, состоят в следующем:
1. Впервые исследован эффект Холла при полном пайерлсовском переходе (ПП) в о-Т [1]. Из термоактивационной зависимости константы Холла ниже ПП определена энергетическая щель ВЗП. Обнаружено падение концентрации носителей при температур намного выше ПП, свидетельствующее об образовании псевдощели. Показано, что температурная зависимость подвижности носителей имеет аномальный провал в области вследствие дополнительного рассеяния на фононах ‘'мягкой” моды. Обнаружен предсказанный теоретически, но не наб/подавшийся ранее вклад движущейся ВЗП в холловскую ЭДС [5,6].
Рис. 9. Схема нормального и андреевского отражения квазичастиц при локальной.инжекции носителей в тонкую пленку нормального металла Ы, нанесенную на сверхпроводник 5 (а); схематическая зависимость дифференциального сопротивления Яд от напряжения смещения V на структуре N-N-8 при андреевском отражении от Ы-Б границы (б); зависимость Яа(У) на структуре N-N-CDW, которую следовало ожидать из результатов работы Касаткина и Пашицкого [32*] при аналоге андреевского отражения на границе N-00IV (в).