Диссертация (1104939)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. M.В.ЛомоносоваНа правах рукописиБурмистрова Ангелина ВладимировнаТеоретический анализ транспорта зарядов и тепла в контактахс высокотемпературными железосодержащими сверхпроводникамиСпециальность 01.04.04 – физическая электроникаДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительдоктор физико-математических наукИ. А. ДевятовMосква 2013 г.ОглавлениеВведение4Глава 1 Микроскопическая теория зарядового транспорта в структурахс многозонными сверхпроводниками с необычными видами спаривания1.120Одномерная модель контакта нормального металла с однозонным сверхпроводником . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2Двумерная модель контакта нормального металла с двухзонным сверхпроводящим пниктидом для нулевого угла разориентации границы иосей пниктида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 291.3Двумерная модель контакта нормального металла с двухзонным сверхпроводящим пниктидом для ненулевого угла разориентации границы иосей пниктида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.4Усредненная проводимость контакта нормального металла с двухзоннымсверхпроводящим пниктидом для нулевого угла разориентации границыи осей пниктида . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.5Выводы главы 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Глава 2 Теоретический анализ когерентного транспорта в структурах, содержащих многозонные сверхпроводники с межорбитальным типом сверхпроводящего спаривания2.153Проводимости N − Sp перехода в случае сверхпроводника Sp , описываемого s± и межорбитальной моделями сверхпроводящего спаривания . . .
542.2Джозефсоновский транспорт в S − c − Sp структуре . . . . . . . . . . . . 592.3Выводы главы 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Глава 3 Электронный транспорт через границу нормального металла сдвухзонным сверхпроводником с межзонным типом спаривания. 673.1Сверхпроводящие свойства многозонного материала с межзонным типомспаривания . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683.2Температурная зависимость межзонного параметра порядка . . . . . . . 723.3Вольт-амперныехарактеристикипереходовнормальныйме-талл/многозонный сверхпроводник с межзонным типом спаривания . . . 743.4Выводы главы 3 .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792Глава 4 Тепловой вентиль из сверхпроводящих гетероструктур с различными типами спаривания4.180Свойства рассматриваемой F − F ′ − S структуры. . . . . . . . . . . . . 80′4.2Электронный транспорт тепла в F − F − S структуре . .
. . . . . . . . . 854.3Выводы главы 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Глава 5 Электронный транспорт тепла в контакте нормального металлаи многозонного сверхпроводника. Подход матрицы рассеяния.5.1Матрица рассеяния контакта нормальный металл/двухзонный сверхпроводник5.292. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Транспорт тепла в контакте нормальный металл/двухзонный сверхпроводник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 975.3Выводы главы 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 101Заключение103Список публикаций автора105Список литературы1073ВведениеАктуальность темыВ настоящее время значительный интерес проявляется к изучению электронных и сверхпроводящих свойств высокотемпературных железосодержащих пниктидов(соединений железа (Fe) с элементами из V группы: N, S, As, Sb, Bi ). В последниенесколько лет усилия ученых приложены к выяснению механизма спаривания и симметрии параметра порядка в таких соединениях, а также к пониманию их другихфизических свойств.Первое сообщение об обнаружении сверхпроводимости в железосодержащем соединении (а именно, в LaO1−x Fx F eAs) появилось еще в 2006 году, однако критическаятемпература была совсем небольшой: Tc = 3.5K.
Настоящий прорыв в физике высокотемпературных проводников произошел в 2008 году, когда было сообщено о сверхпроводимости с критической температурой Tc = 26K в допированном фтором соединенииLaO1−x Fx F eAs [1]. Вслед за этим было обнаружено, что замена La редкоземельными элементами приводит к большим значениям критической температуры, котораядостигает 55K в соединении SmO1−x Fx F eAs.Изучение высокотемпературной сверхпроводимости в железосодержащих соединениях (ферропниктидах) [1] чрезвычайно интересно как с фундаментальной, таки с прикладной точек зрения.
С фундаментальной точки зрения ферропниктиды интересны как многозонные сверхпроводники с возможно реализующимися в них какнеобычными симметриями параметра порядка, так необычными видами сверхпроводящего спаривания. В настоящее время популярна так называемая s± модель [2], предполагающая наличие двух изотропных параметров порядка в зонах ферропниктида, сосдвигом фаз π между фазами параметров порядка, обусловленным спиновыми флуктуациями. Одновременно предлагается более общая модель [3], учитывающая возможность как традиционного внутризонного сверхпроводящего спаривания [4], так и межзонного спаривания, т.е. возможность синглетного спаривания электронов, принадлежащих различным зонам многозонного металла.
При этом появление в гамильтонианечленов, ответственных за межзонное спаривание, следует из вида симметрии кристал-4лической решетки пниктидов [3].С прикладной точки зрения интерес представляет относительно высокое значение критической температуры Tc ферропниктидов, достигающее 50 K, их естественноесродство с ферромагнитным железом, поскольку железо является одним из элементов,из которых составлены пниктиды и есть экспериментальные данные об успешном напылении пленок пниктидов на железо. Таким образом, пниктиды являются единственными сверхпроводниками, естественно сочетающимися с ферромагнетиками. Такжеполезной для экспериментальных приложений является возможная изотропия параметра порядка пниктидов.
Перечисленное выше должно способствовать их болометрическим и микрорефрижераторным применениям.Наиболее важным является вопрос о том, какой должна быть минимальнаямодель F eAs-соединений, позволяющая объяснить основные свойства этих соединений и построить их зонную структуру наиболее приближенной к реальной. Расчетызонной структуры в приближении локальной плотности показывают, что зоны, формирующие наблюдаемые электронные и дырочные пакеты, сильно гибридизированы,но имеют в основном характер 3d-состояний железа.
Некоторые авторы полагают, чтогибридизация орбиталей железа так велика, что для построения минимальной моделинеобходимо учитывать все пять орбиталей F e. Так, например, была предложена пятиорбитальная модель F eAs-соединений [5]. Однако большое число степеней свободыв этой модели делает ее очень трудной для изучения с помощью численных методов.В дальнейшем было показано, что основной вклад в формирование зонной структурыдают орбитали dxz и dyz с небольшим вкладом dxy орбитали.
Таким образом, возниклаболее простая для изучения трехорбитальная модель [6]. Однако наиболее простой иудобной для изучения является двухорбитальная модель F eAs-соединений [7]. Применимость ее обосновывается следующими аргументами:1. В рамках этой модели получаемая форма поверхности Ферми является корректной.2.
Получаемые в этой модели две зоны действительно в основном созданы засчет вклада dxz и dyz орбиталей, за исключением небольшой порции электронногопакета, в создание которого внесла вклад и dxy орбиталь.3. Двухорбитальная модель является единственной моделью, которая можетбыть изучена с высокой точностью при помощи численных методов.Даже в рамках двухорбитальной модели спектр возбуждений железосодержа-5щих сверхпроводников характеризуется наличием двух зон. Число зон в спектре возбуждений возрастает при увеличении принимаемых во внимание количества орбиталейжелеза, которые вносят вклад в создание электронных свойств таких соединений, имаксимально может достигать пяти.Если в отношении электронной, а также магнитной структуры F eAsсоединений достигнут определенный консенсус, то в отношении симметрии параметрапорядка и механизма сверхпроводящего спаривания согласия нет; дискуссии в научном мире по поводу этого вопроса ведутся с самого момента открытия новых железосодержащих сверхпроводников и, видимо, в ближайшее время будут продолжаться.Применяемые в настоящее время экспериментальные методики приводят к противоречивым результатам, касающимся симметрии сверхпроводящего параметра порядка,числа щелей для конкретного соединения и наличия нулей параметра порядка на поверхности Ферми.Что же наблюдается в экспериментах? В туннельных экспериментах на точечных контактах, в которых измеряется ток через контакт нормального металла со сверхпроводником в зависимости от приложенного напряжения, для F eAs-соединения наоснове Sm наблюдали спектр, свидетельствующий о существовании одной щели величиной примерно 13, 3 мэВ [8].
Щель является изотропной (нулей щели на поверхности Ферми обнаружено не было), температурная зависимость щели ∆(T ) - обычногоБКШ-типа. Этот результат согласуется с данными исследования другого соединенияN dO0.9 F0.1 F eAs с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением [9]. Обнаружилась одна щель величиной примерно 15 мэВ, которая имела некоторую небольшую анизотропию.В работе [10] на образце SmO0.9 F0.1 F eAs получены несколько отличающиеся отпредыдущих результаты.
Наблюдалось две щели, кроме того, наблюдали пик при нулевом напряжении - так называемый zero-bias conductance peak. Появление этого пикасвидетельствует о сложной структуре щели с наличием нулей на поверхности Ферми.В работе [11] на образцах соединений SmOF eAs и LaOF eAs были обнаружены две щели, но нулей на поверхности Ферми не наблюдалось. В результате таких экспериментовневозможно установить фазовое соотношение между двумя наблюдаемыми щелями,однако полученные результаты не противоречат весьма популярной в настоящее времяs± модели. Результаты данной работы частично согласуются с данными работы [12],в которой также наблюдались две сверхпроводящие щели, но в данном эксперименте6было также обнаружено и существование zero-bias conductance peak.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
