Автореферат (1103875), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Благодаря такимфононам, спаривающиеся носители заряда удерживаются в окрестностях особенностей ванХова (рассеяние “вперед”, направления медь – кислород в CuO2 - плоскостях (направления – M в зоне Бриллюэна)). Абрикосовым показано, что вблизи оптимального допированияпредэкспоненциальный фактор в выражении для критической температуры Тс теряетдебаевскую частоту 0, что и объясняет отсутствие изотопического эффекта у оптимальнодопированных образцов ВТСП. С уходом от оптимального допирования дебаевская частотавновь появляется в предэкспоненциальном факторе, и изотопический эффектвосстанавливается.

Последнее соответствует существующим экспериментальным данным.Очевидно, что появление дефектов в сверхпроводящих CuO2 - плоскостях приведет впервую очередь к размытию особенности ван Хова и, соответственно, к подавлениюсверхпроводимости. Для получения максимальной критической температуры Tc max, такимобразом, необходимо выполнить два условия: 1) уровень Ферми должен быть совмещен ссингулярностью ван Хова с помощью допирования, 2) должно быть обеспечено структурноесовершенство CuO2-плоскостей.

Оба эти условия выполняются автоматически придопировании ВТСП избыточным кислородом, который изменяет концентрацию дырок вCuO2 - плоскостях, находясь вне этих плоскостей (в центральной части изолирующихблоков). Крайне существенно, что избыточный кислород практически не изменяетподвижность примесных дырок в сверхпроводящих блоках (аналогичный технологическийприем в полупроводниковых двумерных структурах называется -легированием).Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в сероводороде при высокомдавлении показывает, что даже в простых соединениях возможна сверхпроводимость сфононным механизмом спаривания электронов [2, 3].Вторая глава диссертации содержит описание техники приготовления туннельныхконтактов и методики измерений I(V) и dI(V)/dV- характеристик контактов на микротрещинев ВТСП - образцах в широком интервале температур.Измерительная установка собрана на базе многофункционального устройства ввода вывода AT-MIO-16Х (National Instruments) и персонального компьютера.

Измерениязависимости сопротивления от температуры R(T), вольтамперных характеристик I(V) идифференциальной проводимости dI(V)/dV проводились по четырехконтактной схеме.Зависимости I(V) снимались методом фиксированного тока. Измерение температурыпроизводилось автоматически с помощью калиброванного германиевого датчика.7Запись dI(V)/dV-характеристик сверхпроводящих контактов производилась с помощьюбыстродействующего автоматического цифрового моста переменного тока (модуляционныйметод).Поликристаллы допированных купратных сверхпроводников синтезировались нахимическом факультете МГУ Е.В. Антиповым и В.А.

Алешиным. Далее разрезались наалмазной пиле на образцы прямоугольной формы, которые затем монтировались наспециально подготовленную подложку из фольгированного гетинакса. Фольга подложкиразрезана на четыре прямоугольника, служащих электрическими контактными площадками.Короткий разрез в фольге подложки выполнен относительно глубоким и служитконцентратором напряжений. Низкоомный контакт между образцом и токовыми ипотенциальными подводами осуществлялся с помощью пайки индий-галлиевым припоем.При комнатной температуре этот припой является жидким и предохраняет хрупкий образецот повреждений при неизбежных деформациях подложки в процессе монтажа. Застывая приохлаждении, In-Ga припой крепко фиксирует образец в нужном положении.

Подложка дляобразца предварительно приклеивалась к пружине из бериллиевой бронзы толщиной 0,3 мм.При нажиме на пружину с обратной стороны концом микрометрического винта, подложкапрогибалась вдоль концентратора напряжений, а крепко удерживаемый застывшим In-Gaприпоем образец ломался именно над концентратором. Генерация трещины и последующаярегулировка контакта производились в жидком гелии. Резистивные переходы уисследованных образцов HgBa2Can-1CunO2n+2+δ были достаточно узкие узкими.К большим достоинствам использованной в работе технике получения контактов намикротрещине в ВТСП поликристаллах (break junction technique) следует отнести высокоекачество поверхности криогенных сколов, на которых при гелиевой температуреформируются контакты, и возможность перестройки этих контактов микрометрическимвинтом. Следует отметить, что при синтезе поликристаллических образцов ВТСП дефектыкристаллической структуры выталкиваются на границы зерен.

По этой причине получитьбаллистические (шарвинские) микроконтакты на межзеренных границах невозможно. Всеисследованные в работе микроконтакты получены на внутризеренных криогенных сколах иисследованы в баллистическом режиме.Микроконтактная спектроскопия обладает, в принципе, более высокой точностьюопределения сверхпроводящей щели, чем туннельная спектроскопия. Во-первых,субгармоническая щелевая структура на ВАХ микроконтактов появляется только в случаесубмикронных размеров этих контактов, и неоднородности образцов по допированиюпроявляются значительно слабее.

Во-вторых, щелевой параметр рассчитывается из серииандреевских рефлексов, причем число рефлексов n в хороших контактах может достигатьпяти или семи, что существенно повышает точность расчетов. Основные особенности вольтамперных характеристик (ВАХ) андреевских контактов ScS–типа включают большойизбыточный ток при малых смещениях и субгармоническую щелевую структуру (СГС),состоящую из серии резких провалов динамической проводимости dI/dV при смещениях,удовлетворяющих условию [25]V = 2Δ / en, где n = 1, 2.(1)Обычно субгармоническую щелевую структуру связывают с многократными андреевскимиотражениями в SN-интерфейсах [25, 26].

Этот тип структуры следует отличать от СГС наВАХ точечных квантовых контактов с низкой прозрачностью интерфейса [27]. В последнемслучае СГС состоит из серии максимумов динамической проводимости при напряженияхVn = 2/ en. С увеличением прозрачности интерфейса серия максимумов превращается всерию минимумов, что совпадает с результатами расчетов для чистых классическихконтактов типа SсS [26].

Мы предполагаем, что теоретическая модель в работе [26]применима к нашим контактам на микротрещине.Качество СГС сильно зависит от отношения квазичастичной длины свободногопробега l к радиусу контакта a [28].8В баллистическом режиме (l >> a) нормальное сопротивление R шарвинскогоконтакта равно [28]:R = (4/3) ∙ (l/a2),(2)где  – объемное удельное сопротивление металла. Для ртутных купратов произведениеl≈110-9 Ом∙cм2 и l≈3∙10-6 cм [29, 30]. Формула (2) может быть использована для грубойоценки радиуса контакта a.

Типичное нормальное сопротивление R исследованныхконтактов при T=4,2 K находится в диапазоне 10÷30 Ом. Отсюда можно оценить радиусисследованных в настоящей работе микроконтактов a  2 ∙10-6 см. Таким образом, для нашихконтактов l≈a, что находится в согласии с ограниченным числом n андреевскихсингулярностей, составляющих полученные в настоящей работе СГС [26].В третьей главе приводятся результаты исследования андреевского отражения вполикристаллических образцах ртутных купратов HgBa2Can-1CunO2n+2+δ: Hg-1201(однослоевая фаза), Hg-1212 (двухслоевая фаза) и трехслоевая фаза Hg-1223. Установлено,что у андреевских контактов на микротрещине в образцах фаз Hg-1201 и Hg-1212субгармоническаящелеваяструктуранаВАХсоответствуетоднощелевойсверхпроводимости.

В случае трехслоевого ртутного купрата Hg-1223 ситуация меняетсякачественным образом (рис. 1). На ВАХ шарвинского Hg-1223 микроконтакта появляютсядве независимые субгармонические щелевые структуры, соответствующие существенноразличающимся по величине сверхпроводящим щелям (рис. 2). Первая структурасоответствует большой щели OP=49 мэВ (кривая а). Вторая структура соответствует малойщели IP=12 мэВ (кривые а, б на рис. 1), пунктирные и штриховые вертикальные линии нарис. 1 отмечают положение андреевских сингулярностей в соответствии с формулой:Vn=2/en для двух субгармонических щелевых структур.Все исследованные в настоящей работе контакты на микротрещине вполикристаллических образцах фаз Hg-1201, Hg-1212 и Hg-1223 следует отнести к контактамшарвинского типа (рис.

1 – рис. 4). На ВАХ наиболее совершенных контактов этого типаудается наблюдать до (5÷7) андреевских сингулярностей, составляющих субгармоническующелевую структуру.120Vn = 2 / en100Vn, мВ80Hg -1223 OP=49 мэВ6040Hg - 1223 IP=12 мэВ2000,00,20,40,60,81,01/nРис. 1. Две субгармонические щелевыеструктуры на dI/dV – характеристиках микроконтакта в образце трехслоевого ртутногокупрата Hg-1223 (T=4,2 K, Tc=124 K). Перваяструктура соответствует большой щелиOP=49мэВ(а)Втораяструктурасоответствует малой щелиIP=12 мэВ (б).Рис.

2. Зависимости Vn от (1/n) у контакта набазе трехслоевого ртутного купрата Hg-1223(Tc=124 K) при T=4,2 K. Пунктирные линиисоответствуют формуле Vn=2/en приOP=49 мэВ и IP=12 мэВ (двухщелевойсверхпроводник).9В случае однощелевой сверхпроводимости величина сверхпроводящей щели может бытьопределена с хорошей точностью из зависимости Vn от (1/n). У трехслоевых образцов фазыHg-1223 обнаруживаются две СГС и, соответственно, две зависимости Vn от (1/n), какпоказано на рис.

2.Объяснение этого явления содержится в работах [24, 31], где учтена спецификадопирования многослоевых ВТСП. Согласно предложенной в [24, 31] модели, уровеньдопирования внутренних CuO2-плоскостей в сверхпроводящем блоке всегда остается ниже,чем уровень допирования внешних CuO2-плоскостей. Последнее объясняется сильнойэкранировкойвнутреннихCuO2-плоскостейвнешнимиплоскостями,которыеметаллизируются при допировании (при переходе металл - диэлектрик). Именно по этойпричине ЯМР-резонанс на ядрах меди трансформируется в дублет [31] в многослоевыхВТСП. В настоящей работе на ВАХ андреевских ScS-контактов на микротрещине воднослоевом ртутном купрате Hg-1201 были обнаружены эквидистантные осцилляциибольшой амплитуды в защелевой области смещений.

Характеристики

Список файлов диссертации