Диссертация (1104939), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Совсем недавниеэксперименты российской группы ученых явно демонстрируют анизотропность параметра порядка в пниктидах [13].Общий итог экспериментов, проведенных к настоящему времени, таков, чтопока невозможно сделать однозначного и окончательного вывода о симметрии сверхпроводящего параметра порядка в F eAs-соединениях. Более того, симметрия параметра порядка может изменяться при переходе от одного класса железосодержащихсверхпроводников к другому. Вместе с тем многие теоретические электронные модели приводят к выводу, что наиболее энергетически оптимальным в этих соединенияхявляется существование параметра порядка с s± симметрией [2, 14]. Однако расчеты в работе [3] показали, что в области промежуточных значений кулоновского взаимодействия наиболее энергетически выгодным является существование параметрапорядка с B2g -симметрией, при больших значениях кулоновского взаимодействия - сA1g -симметрией.
Именно эти два типа сверхпроводящего спаривания, по мнению авторов [3], являются наиболее вероятными в пниктидах. Одна из реализаций синглетногоспаривания с A1g -симметрией как раз и есть наиболее популярная s± модель. Однакосущественно, что и в данном случае параметр порядка является анизотропным. Чтокасается широко используемой s± модели, в которой знаки параметра порядка противоположны по знаку, но параметр порядка не зависит от волнового вектора, то такоеспаривание, по мнению авторов, не согласуется с требованиями симметрии.Из истории изучения вида симметрии сверхпроводящего параметра порядка ввысокотемпературных Y BaCuO системах известно, что окончательный ответ о виде симметрии параметра порядка (d - симметрия в случае Y BaCuO систем) можетбыть получен при исследовании когерентного электронного транспорта в их контактах с нормальным металлом и сверхпроводником, а также при проведении фазовокогерентных туннельных экспериментов [15–18].
Такие исследования предполагаюткак наличие достоверных экспериментальных данных, так и адекватных теорий когерентного транспорта в таких структурах, как это было при исследовании Y BaCuOсистем [19]. При изучении свойств сверхпроводящих пниктидов обилие интересныхэкспериментальных данных [13, 20, 21] контрастирует с отсутствием последовательноймикроскопической теории, адекватно описывающей когерентный электронный транспорт в их контактах с нормальным металлом или другим сверхпроводником.Формулировка микроскопической теории когерентного зарядового транспорта7в структурах с многозонными сверхпроводниками является весьма не тривиальнойзадачей.
Сложность создания такой последовательной микроскопической теории объясняется многозонностью данных материалов, а также существенной непараболичностью и анизотропией спектра их одноэлектронных возбуждений. Кроме того, сложность теоретического исследования электронных свойств этих соединений обусловлена анизотропией и знакопеременностью для различных направлений их параметрапорядка [2, 3]. Важнейшей проблемой является вывод граничных условий, с помощьюкоторых производится сшивка волновых функций на границе с многозонным сверхпроводником.
Существующие до сих пор теории, посвященные когерентному транспортув железосодержащих сверхпроводниках, были феноменологическими [22–26]. Важноотметить, что помимо пниктидов, существуют также другие новые необычные сверхпроводники, обладающие несколькими орбитальными степенями свободы, такие, как,например, допированный топологичский изолятор Cux Bi2 Se3 [27–35]. Именно поэтомуосновной задачей данной работы было создание последовательной микроскопическойтеории, описывающей зарядовый транспорт в структурах, содержащих многозонныенеобычные сверхпроводники.Цель работыЦелью данной работы было создание последовательной микроскопической теории когерентного зарядового транспорта в гетероструктурах, содержащих многозонные сверхпроводники, а также формулировка предложений по проведению экспериментов по выяснению типов сверхпроводящего спаривания и симметрий параметрапорядка в пниктидах.
Кроме того, целью данной работы являлось теоретическое исследование возможности болометрических и микрорефрижераторных применений пниктидов.Научная новизнаВ диссертационной работе впервые получены следующие новые результаты:1. Впервые разработан общий микроскопически обоснованный метод расчетазарядового транспорта через границу нормального металла с многозонным сверхпроводником вне приближения эффективной массы с учетом анизотропии и неквадратичности его спектра возбуждений.2.
Впервые рассчитаны ток-фазовые зависимости джозефсоновских контактов,составленных из сверхпроводника БКШ-типа с двухзонным сверхпроводником, описываемым межорбитальной анизотропной моделью сверхпроводящего спаривания.83. Впервые рассчитаны проводимости контактов, составленных из нормальногометалла и двухзонного сверхпроводника, описываемого s± и s++ моделями сверхпроводящего спаривания, для случая различных углов разориентаций границы по отношению к кристаллографическим осям сверхпроводника.4. Впервые рассчитаны тепловые потоки через гетероструктуры, составленныеиз нормального металла или ферромагнетика, образованного из доменов с различными направлениями намагниченности, и двухзонного сверхпроводника, описываемогомежзонной моделью сверхпроводящего спаривания.5.
Впервые рассчитаны тепловые потоки через границу нормального металлас двухзонным сверхпроводником, описываемым s± и s++ моделями сверхпроводящегоспаривания, методом матрицы рассеяния с учетом межзонного рассеяния на границе.Научно-практическая ценность диссертацииПолученные в данной диссертации результаты важны как с научной, так и спрактической точек зрения. Их научная ценность состоит в получении ряда новыхфундаментальных результатов в области исследования электронного транспорта вструктурах, содержащих высокотемпературные многозонные сверхпроводники.К ним прежде всего относится вывод граничных условий для контакта нормального металла с многозонными сверхпроводниками с необычными видами спариваниявне приближения эффективной массы, которые позволяют учесть как сложный непараболический и анизотропный спектр нормальных возбуждений в сверхпроводнике иих многозонный характер, так и необычные виды симметрий сверхпроводящего параметра порядка.Вторым безусловно важным результатом является расчет фазовой зависимости джозефсоновского тока контактов, содержащих многозонный пниктид, которыйописывается как s± , так и межорбитальной моделями сверхпроводящего спаривания.Наконец, в диссертации теоретически доказано, что виды симметрий параметров порядка в пниктидах можно различать по изучению проводимости их контактов снормальным металлом именно с нулевым углом разориентации границы по отношениюк кристаллографическим осям сверхпроводника.Практическое значение сформулированных в дисссертации результатов определяется тем, что впервые показана возможность болометрического и микрорефрижераторного применения гетероструктур, содержащих многозонный сверхпроводник наоснове железа и нормальный металл или ферромагнетик.9Степень достоверности и апробация работыДостоверность полученных результатов обеспечена оптимальным выбором физических моделей, отражающих основные свойства исследуемых систем, а также адекватным методом их численного моделирования.
Результаты работы докладывались на- 4-ой Всероссийской конференции молодых ученых ”Микро-нанотехноогия иих применение”, Черноголовка, 2010;- 15-ом международном симпозиуме ”Нанофизика и наноэлектроника”, НижнийНовгород, 2011;-Российско-Украинскомсеминаре”Физикасверхпроводниковыхгетероструктур”, Черноголовка, 2011;- 4-ой международной конференции ”Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости”, (ФПС 2011), Москва-Звенигород, 2011;- 1-ой национальной конференции по прикладной сверхпроводимости, (НКПС2011), Москва, 2011;- 16-ом международном симпозиуме ”Нанофизика и наноэлектроника”, НижнийНовгород, 2012;- международной конференции ”Micro- and Nanoelectronics - 2012”, Звенигород,2012;- 17-ом международном симпозиуме ”Нанофизика и наноэлектроника”, НижнийНовгород, 2013;Результаты диссертации отражены в 19 публикациях, в том числе в семи статьяхв научных реферируемых журналах [A1]-[A7], рекомендованных ВАК, а также в 12тезисах докладов конференций [A8]-[A19].Личный вклад автораВ диссертации приведены результаты, полученные непосредственно авторомили при его активном участии.
В 14 из 19 авторских публикаций данной диссертационной работы автор диссертации является первым автором публикации, т.е. другимисоавторами этих работ вклад автора диссертации был признан определяющим.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.Объем диссертации - 115 стр., включая 37 рисунков. Список литературы состоит из71 наименования.10Содержание работыВо введении дан краткий обзор теоретических и экспериментальных работ,относящихся к теме диссертации, обоснована ее актуальность, сформулированы целии задачи работы, перечислены основные результаты, представляемые на защиту, данократкое описание содержания глав диссертации.В главе 1 теоретически исследуется электронный транспорт через границу нормального металла и сверхпроводящего двухзонного пниктида, описываемого в рамкахнаиболее популярных в настоящее время s++ и s± моделей сверхпроводящего спаривания, в приближении сильной связи.
Для этой цели рассматривается двумерная атомарная решетка нормального металла и пниктида для различных углов ориентациикристаллографических осей пниктида и границы.Вразделе1.1продемонстрированапроцедураполученияуравненийБоголюбова-де-Жена и вывода граничных условий в приближении сильной связи дляодномерной модели контакта нормального металла и однозонного сверхпроводника.Показано, что проводимость контакта нормальный металл - сверхпроводник, полученная в рамках предложенного метода, совпадает с проводимостью такого контакта,описываемого широко известной моделью Блондера - Клапвийка - Тинкхамаσ(E) = 1+ | a |2 − | b |2σN [1 + σN | Γ |2 +(σN − 1) | Γ |4 ]=,| 1 − (1 − σN )Γ2 |2где Γ = ∆/(E +(0.1)√E 2 − ∆2 ), ∆ - величина сверхпроводящей щели, но с обобщеннымопределением проводимости данного контакта в нормальном состоянии в приближениисильной связиσN (k, q) = 1− | b |2 =2σ1 [cos[(q − k)l] − cos[(q + k)l]].1 + σ12 − 2σ1 cos[(q + k)l](0.2)где σ1 = tt′ /γ 2 , t, t′ , γ - параметры хоппинга в нормальном металле, сверхпроводнике и через границу, соответственно, q(k) - волновой вектор в нормальном металле(сверхпроводнике).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
