Диссертация (Многощелевая сверхпроводимость допированных купратов), страница 2

Согласно работе [19] s меняется сконцентрацией дырок p подобно Tс, проходя через максимум при оптимальномдопировании. В то же время p монотонно растет при p  0 (т. е. при переходе отпередопированных образцов к недодопированным).Изтеоретическихрасчетовследует,чтоприсутствиенекогерентныхкуперовских пар при T>Tс в купратном сверхпроводнике с магнонным спариваниемдолжно приводить к эффекту андреевского отражения в интерфейсе нормальныйметалл - купратный сверхпроводник [20].

Экспериментальная проверка этогопредсказания на N-S микроконтактах (золото - YBCO) дала негативный результат [21],что поставило под сомнение общепринятую версию магнонного спаривания в ВТСП. Вдобавление отметим, что имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные неподтверждают существования корреляции между амплитудой спиновых флуктуаций икритической температурой Tc (по крайней мере, у передопированных ВТСП) [17].Скорее можно говорить об антикорреляции указанных параметров.Существует, однако, ряд экспериментальных работ, в которых обнаруженныйавторами сильный рост сверхпроводящей щели S при переходе от оптимальнодопированных образцов Bi-2212 к недодопированным связывается с ростом амплитудыспиновых флуктуаций вблизи границы перехода металл – моттовский диэлектрик6[22-24].

Полученные в [22-24] результаты противоречат данным работы [25].Подробные исследования влияния допирования на сверхпроводящую щель вBi-2212(La) и Bi-2201(La), выполненные в [25] с помощью андреевской, туннельной ивнутренней туннельной спектроскопии, показали, что сверхпроводящая щель икритическая температура меняются с допированием подобным образом, то естьсуществует скейлинг S и Tc.Из вышесказанного становится очевидной необходимость экспериментальногоисследования влияния допирования и числа CuO2–плоскостей на особенностимногощелевойсверхпроводимостиспомощьюандреевскойитуннельнойспектроскопии в различных купратных сверхпроводниках для определения величинщелей и электромагнитных свойств джозефсоновских контактов для возбуждениялеггеттовских мод.Цель работы Основной задачей настоящей работы являлось определениесверхпроводящих щелей, исследование электромагнитных свойств джозефсоновскихконтактов и поиск легеттовских мод в близких к оптимальному допированию образцахртутных купратов HgBa2Can-1CunO2n+2+δ: однослоевого ртутного купрата Hg-1201,двухслоевого ртутного купрата Hg-1212 и трехслоевого ртутного купрата Hg-1223 ислоистыхкупратныхсверхпроводниковBi2Sr2Can-1CunO2n+4+,YBa2Cu3O7-x,Tl2Ba2Can-1CunO2n+4+с различным числом CuO2–плоскостей с помощью андреевской итуннельной спектроскопии.В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:1.

С помощью андреевской спектроскопии измерить сверхпроводящую щель уоптимально допированных поликристаллических образцов ртутных купратов Hg-1201(Tc=93±2 K) и Hg-1212 (Tc=120±5 K).72. Измерить сверхпроводящие щели у близких к оптимальному допированиюполикристаллических образцов Hg-1223 (Tc=124±5 K).3. Наблюдать и исследовать многократные андреевские отражения в ScS –наноконтактахртутныхкупратов,связанных,скореевсего,туннельнойспектроскопиисизлучениемнеравновесных оптических фононов.4.Спомощьюандреевскойипоказать,чтосверхпроводимость в оптимально допированных образцах Bi-2201 (Tc=25±3 K), Bi-2212(Tc=92±2 K), Tl-2212 (Tc=105±2 K) имеет однощелевой характер.5.

Установить, имеет ли сверхпроводимость в Bi-2223 (Tc=110±5 K) и Tl-2223(Tc=118±5 K) многощелевой характер из-за различного уровня допирования внутренней(IP) и внешней (OP) CuO2–плоскостей в сверхпроводящих блоках.6. Исследовать эффект многократных андреевских отражений в YBa2Cu3O7-x иTl2Ba2Ca2Cu3O10-, наблюдать тонкую структуру на ВАХ характеристиках, связанную сгенерацией леггеттовских плазмонов. В джозефсоновском режиме на контактах SISтипа измерить зависимость критического тока от магнитного поля и исследоватьгеометрические резонансы Фиске.Научная новизна работы и положения, выносимые на защитуОсновные новые научные результаты, полученные в диссертации, состоят вследующем:1.

Спомощьюандреевскойспектроскопииустановлено, чтоу оптимальнодопированных поликристаллических образцов ртутных купратов Hg-1201 (Tc=93±2 K)и Hg-1212 (Tc=120±5 K) сверхпроводимость имеет однощелевой характер. Измеренавеличина щели.82. Обнаружены две сверхпроводящие щели у близких к оптимальному допированиюполикристаллических образцов Hg-1223 (Tc=124±5 K), соответствующие однойвнутренней (IP) и двум внешним (OP) CO2 – плоскостям в сверхпроводящем блоке.3. Обнаружены признаки неупругих многократных андреевских отражений в ScS –наноконтактахртутныхкупратов,связанных,скореевсего,туннельнойспектроскопиисизлучениемнеравновесных оптических фононов.4.Спомощьюандреевскойипоказано,чтосверхпроводимость в оптимально допированных образцах Bi-2201 (Tc=25±3 K), Bi-2212(Tc=92±2 K), Tl-2212 (Tc=105±2 K) имеет однощелевой характер.5.

Сверхпроводимость в Bi-2223 (Tc=110±5 K) и Tl-2223 (Tc=118±5 K) имеетмногощелевой характер из-за различного уровня допирования внутренней (IP) ивнешней (OP) CuO2 – плоскостей в сверхпроводящих блоках.6. 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.Личный вклад автораВ диссертации представлены данные, полученные непосредственно автором илипри его участии.

Автор проводил расчеты и анализировал полученные результаты.Основная часть работы по сбору и анализу литературных данных, а также расчетысверхпроводящих щелей по особенностям вольтамперных характеристик при разныхтемпературах выполнены автором.Практическая значимостьРезультатыисследований,выполненныхвнастоящейработе,вносятсущественный вклад в понимание сверхпроводимости в высокотемпературных9сверхпроводниках на основе ртутных купратов, а также важны для получениясверхпроводников с максимальными температурами перехода в сверхпроводящеесостояние.Достоверность научных результатовДостоверность полученных экспериментальных данных, представленных вдиссертации, основана на том, что они получены на основе экспериментов,проведенных на современном научном оборудовании. Достоверность полученныхэкспериментальныхданныхобеспечиваетсякомплексомвзаимодополняющихэкспериментальных методик и подтверждается воспроизводимостью получаемыхрезультатов.Основные результаты диссертационной работы были представлены на 7российских и международных конференциях в виде стендовых и устных докладов(тезисы которых опубликованы 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 свойства ВТСПматериалов и структур (2011).5. Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых пофундаментальнымнаукамЛОМОНОСОВ-2013,Секция"физика",подсекция"Сверхпроводящие и электронные свойства твердых тел", 2013.106.TrilateralworkshoponHotTopicsinHTSC,Zvenigorod,2013.7. V Международная конференция "Фундаментальные проблемы высокотемпературнойсверхпроводимости", ФПС'15, 2015.По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 3 в рецензируемыхжурналах из списка ВАК и 1 входит в РИНЦ и 8 в сборниках трудов конференций.Публикации по теме диссертации1.

С.В. Кульбачинский, Я.Г. Пономарев, Л.М. Фишер, О.В. Беляева, Леггеттовская модав купратных сверхпроводниках и электромагнитные свойства джозефсоновскихконтактов. // Письма в ЖЭТФ, 96, Вып.1, стр.37-41 (2012).2. Ya. G. Ponomarev, H. H. Van, S. A. Kuzmichev, S. V. Kulbachinskii, M. G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, THz phonon spectroscopy of doped superconductingcuprates. // Письма в ЖЭТФ, 96, Вып.11, pp.830-837 (2012).3.

Ya.G. Ponomarev, V.A. Alyoshin, E.V. Antipov, T.E. Oskina, A. Krapf, S.V.Kulbachinskii, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, and L.M. Fisher. Multigapsuperconductivity in doped p-type cuprates. // Письма в ЖЭТФ, 100, В2, pp.134-140 (2014).4. С.В. Кульбачинский, Я. Г. Пономарев, И. М. Слободчиков, Л. М. Фишер.Двухщелевая сверхпроводимость допированных ртутных купратов. // Ученые запискиФизического Факультета МГУ, 6, 136501-1–9 (2013).5. С.В. Кульбачинский, М.Г. Михеев, Я.Г. Пономарев, Л.М. Фишер. Двухщелеваясверхпроводимость и леггетовская мода у YBa2Cu3O7-x.

// Сборник аннотаций работ,VIII Курчатовская молодежная научная школа, 22-25 ноября 2010 г., Москва, с. 186.6. А.С. Усольцев, С.В. Кульбачинский. Электромагнитные свойства джозефсоновскихконтактов на микротрещине в многощелевом сверхпроводнике Tl2Ba2Can-1CunO2n+4+(n=3, Tc=118K). // Международная конференция студентов, аспирантов и молодыхученых по фундаментальным наукам "Ломоносов - 2011", секция "Физика" Сб. тезисов,том 2, подсекция "Сверхпроводящие и электронные свойства твердых тел", стр. 88-90.117. С.В.