Автореферат (Многощелевая сверхпроводимость допированных купратов), страница 2

Обнаружена леггеттовская мода у джозефсоновских контактов на базе YBa2Cu3O7-x,связанная с двухщелевым характером сверхпроводимости.7. На ВАХ джозефсоновских контактов в Tl2Ba2Ca2Cu3O10- обнаружены размерныеступеньки Фиске и определена скорость Свихарта в этих контактах.Практическая значимостьРезультаты исследований, выполненных в настоящей работе, вносят существенныйвклад в понимание сверхпроводимости в высокотемпературных сверхпроводниках на основекупратов, а также важны для получения сверхпроводников с максимальными температурамиперехода в сверхпроводящее состояние.Достоверность научных результатовДостоверность полученных экспериментальных данных, представленных вдиссертации, основана на том, что они получены на основе экспериментов, проведенных насовременном научном оборудовании.

Достоверность полученных экспериментальныхданных обеспечивается комплексом взаимодополняющих экспериментальных методик иподтверждается воспроизводимостью получаемых результатов.Основные результаты диссертационной работы были представлены на 7 российских имеждународных конференциях в виде стендовых и устных докладов (тезисы которыхопубликованы в соответствующих сборниках):1. VIII Курчатовская молодежная научная школа, Москва 2010 г.2. Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых пофундаментальнымнаукам"Ломоносов - 2011",секция"Физика",подсекция"Сверхпроводящие и электронные свойства твердых тел".3.

IX Курчатовская молодежная научная школа, 2011 года, Москва.4. IV Международная конференция ФПС'11. Секция Р. Физические свойстваВТСП-материалов и структур (2011).5. Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых пофундаментальнымнаукамЛОМОНОСОВ-2013,Секция"физика",подсекция"Сверхпроводящие и электронные свойства твердых тел", 2013.6. Trilateral workshop on Hot Topics in HTSC, Zvenigorod, 2013.7.

V Международная конференция "Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости", ФПС'15, 2015.По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 в реферируемыхжурналах и 8 в сборниках трудов конференций.Личный вклад автораВ диссертации представлены данные, полученные непосредственно автором, или приего участии. Личный вклад автора состоит в проведении экспериментов, обработке ихрезультатов, систематизации и апробации, подготовке основных публикаций. Основнаячасть работы по сбору и анализу литературных данных, а также расчёты сверхпроводящихщелей по особенностям вольт-амперных характеристик при разных температурах,выполнены автором.По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых журналах и 8тезисов и трудов конференций, список которых приведен в конце автореферата.5Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения с основными результатами исписка литературы из 111 наименований.

Общий объем работы составляет 119 страниц.Первая глава содержит краткий литературный обзор по теме исследования, вторая глава –описание экспериментальной установки и метода приготовления контактов намикротрещине (break junction) в ВТСП – образцах. Каждая из следующих трех глав содержиторигинальные результаты, полученные автором.Содержание работыВо введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированызадачи исследований и дан анализ научной новизны полученных результатов и ихпрактической ценности.

Описывается структура диссертации и приведен списокопубликованных печатных работ по теме диссертации.В первой главе диссертации содержится краткий обзор литературы по структуре ифизическим свойствам ВТСП - материалов. Обсуждаются основные теоретические моделивысокотемпературной сверхпроводимости и их экспериментальная проверка.

Приводятсяданные по сверхпроводимости под давлением в сероводороде, которая объясняетсяфононным спариванием электронов.На сегодняшний день считается установленным, что слоистые высокотемпературныесверхпроводники HgBa2Can-1CunO2n+2+δ (HBCCO) представляют собой естественнуюсверхрешетку типа S-I-S-I…, где S – тонкий сверхпроводящий блок, содержащий одну илинесколько CuO2-плоскостей, интеркалированных кальцием, I – слой изолятора (спейсер),имеющий структуру, универсальную для конкретного ВТСП семейства. Аналогично можносказатьпрослоистыекупратныесверхпроводникиBi2Sr2Can-1CunO2n+4+иTl2Ba2Can-1CunO2n+4+Спейсеры, осуществляющие допирование CuO2-блоков при введенииизбыточного кислорода в центральную часть спейсера, играют ключевую роль вформировании сверхпроводящих свойств вышеупомянутых ВТСП соединений [4-6].

Впределах одного сверхпроводящего семейства для фазы с заданным числом nCuO2-плоскостей, максимальная критическая температура сверхпроводящего перехода Тc(mах)может быть достигнута подбором концентрации избыточного кислорода δ в спейсерах.Отметим, что при δ=0 вышеуказанные ВТСП соединения являются моттовскимидиэлектриками с антиферромагнитным упорядочением спинов на ионах меди вСuО2-плоскостях. Избыточный (допирующий) кислород связывает электроны из Cu2O-слоев,генерируя в них носители заряда дырочного типа. Существенно, что избыточныйдопирующий кислород в CuO2-плоскостях не создает рассеивающих центров, так какнаходится на значительном расстоянии от них "допирование").

В то же время онформирует зарядовые ловушки в центральной части спейсеров, создавая благоприятныеусловия для резонансного туннелирования электронов в c-направлении [4-6].При Т<Тc допированный кристалл ВТСП ведет себя как стопка сильно связанныхмежду собой джозефсоновских контактов, и сверхпроводящий ток в c-направлении имеетджозефсоновский характер (слабая сверхпроводимость).В чистых купратах CuO2-плоскость с заполненной наполовину 2D зоной, оказываетсянеустойчивой относительно перехода в фазу моттовского диэлектрика в результатеобразования антиферромагнитного дальнего порядка. Удвоение периода вызываетуменьшение площади 2D зоны Бриллюэна в два раза.

Слабое допирование кислородомразрушает антиферромагнитный дальний порядок, что приводит к переходу диэлектрик–металл и к появлению дырочной поверхности Ферми открытого типа [4-6]. Уровень Фермипри этом может оказаться в окрестности протяженной сингулярности ван Хова сгигантскими пиками плотности состояний [7].Высокотемпературная сверхпроводимость реализуется в CuO2-плоскостях всравнительно узком интервале концентраций p примесных дырок. По данным фотоэмиссионной спектроскопии, сверхпроводящая щель максимальна в -M - направлении и минимальнав -Y - направлении [4-6].

Анизотропия щели заметно уменьшается с ростом p.6Отметим, что существует принципиальная возможность пиннинга уровня Ферми насингулярности ван Хова в некотором интервале концентраций примесных дырок p.Критическая температура Тс меняется с p в первом приближении по параболическомузакону. В сверхпроводящих купратах HgBa2Can-1CunO2n+2+δ (HBCCO) соединение Hg-1201содержит одну, Hg-1212 - две, Hg-1223 - три Cu-O2 плоскости, которые в Hg-1221 и Hg-1223разделены атомами Ca.

В ртутных купратах сверхпроводящие CuO2-блоки разделеныдиэлектрическими структурными блоками BaO-HgO-BaO (спейсерами), являющимисяпоставщиками дырок в CuO2-блоки.Следует отметить, что с повышением числа n CuO2-плоскостей в сверхпроводящихблоках (при n≥3) проблема получения оптимально допированных образцовHgBa2Can-1CunO2n+2+δ стандартным методом существенно усложняется. Так былоустановлено, что ЯМР на ядрах меди в HgBa2Can-1CunO2n+2+δ с n≥3 трансформируется вдублет, что объясняется различным уровнем допирования кислородом внутренних (IP) ивнешних (OP) CuO2–плоскостей в сверхпроводящих блоках.

Указанный эффект объясняетнетривиальную зависимость критической температуры от числа CuO2–плоскостей n [24].А.А. Абрикосов показал, что высокая критическая температура сверхпроводящегоперехода в высокотемпературных сверхпроводниках наблюдается благодаря протяженнойособенности ван Хова [4-7]. Такая особенность была обнаружена экспериментально вкупратных ВТСП с помощью фотоэмиссионной и туннельной спектроскопии [7, 23].В модели Абрикосова основную роль в формировании потенциала спаривания играютвиртуальные оптические фононы с малыми волновыми векторами k.