Терагерцовая фононная спектроскопия висмутовых купратов (1105015)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М. В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиУДК. 537. 312. 62Хоанг Хоай ВанТерагерцевая фононная спектроскопиявисмутовых купратовСпециальность - 01. 04. 09Физика низких температурАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико - математических наукМосква - 20122Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимостифизического факультета МГУ им. М.В.
Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Пономарев Ярослав ГеоргиевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор Пудалов Владимир Моисеевич(Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)Официальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор Фишер Леонид Михайлович(ФГУП ВЭИ, г. Москва)Ведущая организация: Институт общей физики им.
А.М.Прохорова РАНЗащита состоится“__4_” _октября__ 2012 года в ______ часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.70 при Московском Государственном Университетеим. М.В. Ломоносова по адресу: 119899 ГСП, Москва, Воробьевы Горы, д.1, стр.35,конференц-зал Центра Коллективного Пользования физического факультета МГУ. Сдиссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.Авторефератразослан “___”_____________2012г.Ученый секретарь Специализированного СоветаД 501.001.70 в МГУ им. М.В. Ломоносовадоктор физико – математических наук,профессорАктуальность темы исследованияГ.С.
Плотников3Актуальностьспектроскопиятемынастоящейдиссертациивисмутовыхкупратов”определяется“Терагерцеваяважностьюфононнаяисследованийфизических свойств высокотемпературных сверхпроводников, имеющих большоеприкладное значение в современной электротехнике. Следует отметить, что вплоть донастоящего времени механизм спаривания в высокотемпературных сверхпроводникахостается неясным. Отсутствуют систематические исследования специфики физическихсвойств джозефсоновских контактов на базе высокотемпературных сверхпроводников.В 1998 году в работе [1] был предсказан эффект неупругого туннелированиякуперовскихпарвджозефсоновскихконтактахнабазенетрадиционныхсверхпроводников со спариванием на спиновых флуктуациях.
Этот эффект долженсопровождаться излучением неравновесных магнонов. Неупругое туннелированиекуперовских пар в джозефсоновскихBi-2212 контактах на микротрещине (breakjunctions) было обнаружено экспериментально в работе [2]. Вопреки предсказаниямработы [1], на ВАХ контактов были найдены многочисленные особенности, связанныес возбуждением не магнонных, а фононных мод (раман-активные оптические фононы вдиапазоне частот до 20 ТГц). Вышеуказанный эффект полностью описывается теориейМаксимова, Арсеева и Масловой [3]и подтверждает сделанное Абрикосовым [4]предположение о сильном взаимодействии оптических фононов в окрестности центразоны Бриллюэна с электронной подсистемой в ВТСП.Недавно в экспериментальной работе [5] для оптимально допированного купратаBi-2212 была получена функция Элиашберга, содержащая единственный бозонный пик,энергия которого составляет примерно 40 мэВ, т.е. соответствует энергии магнитногорезонанса, обнаруженного ранее в этом материале с помощью нейтроннойспектроскопии[6].
Есливышеуказанная спектральная функция соответствуетдействительности, то спаривание в купратных сверхпроводниках с высокой степеньювероятности имеет магнонный характер. В последнем случае магнонная мода должнасильно взаимодействовать с электронной подсистемой и может быть легко обнаруженас помощью джозефсоновской спектроскопии. Характерной особенностью магнитногорезонанса является то, что его энергия (в отличие от фононных частот) изменяется сдопированием пропорционально критической температуре [6].
В этом случае вспектрах,полученныхспомощьюджозефсоновскойспектроскопии,долженнаблюдаться резонанс, частота которого будет зависеть от уровня допирования4кристаллов Bi-2212. Перемещение этого резонанса на фоне фиксированных фононныхчастот можно легко заметить.Настоящая работа посвящена, в частности, исследованию влияния допирования наэффект возбуждения оптических фононов в монокристаллах Bi-2212 и Bi-2223спомощью переменного джозефсоновского тока (джозефсоновская спектроскопия) вдиапазоне частот до 26 ТГц. Выполненные в настоящей работе исследования необнаружили заметной перестройки спектра оптических фононов у монокристалловвисмутовых купратов при изменении допирования в широких пределах.
Установлено,что в исследованных спектрах магнонный резонанс отсутствует. Отсюда следует, чтосоответствующая магнонная мода не взаимодействует заметным образом с электроннойподсистемой и не участвует в формировании сверхпроводящих свойств купратов. Сдругой стороны, полученные в настоящей работе спектры оптических фононовнаходятся в качественном согласии с функцией Элиашберга, рассчитанной в [7-9] изданных туннельной спектроскопии.
Эти результатыговорят в пользу моделифононного спаривания, предложенной А.А. Абрикосовым [4].В настоящей работе экспериментально исследован внутренний эффект Джозефсонав наноступеньках на поверхности криогенных сколов допированных монокристалловBi-2212, не подвергавшихся специальной обработке для изменения концентрациипримесного кислорода. Обнаружен дискретный характер щелевого смещения Vgn унаноступенек с разным числом дхозефсоновских контактов n: Vgn = n (2/e).Полученные в работе результаты подтвердили скейлинг сверхпроводящей щели s икритической температуры Тс в функции концентрации примесных дырок p,обнаруженный ранее у монокристаллов Bi-2212(La) [10].К теоретическим моделям, базирующимся на фононном механизме спаривания,следует отнести, в первую очередь, “сценарий” с протяженной сингулярностью ванХова (ПСВХ) [4].
Неоднократные попытки обнаружить ПСВХ в висмутовых купратахс помощью туннельной спектроскопии не привели к успеху [11].У образцов Bi-2212, близких к оптимальному допированию, в настоящей работеобнаружена резкая дополнительная структура на ВАХ стопочныхконтактов(внутренний эффект Джозефсона), которая может быть следствием существованияПСВХ в окрестности уровня Ферми. Полученные в работе экспериментальные данныеподтверждают “сценарий” с протяженной сингулярностью ван Хова, предложенный в[4].5Обнаруженная в настоящей работе гигантская нестабильность на ВАХобъясняется механизмом, предложенным недавно Красновым [12] и Шнидером [13].
Всоответствии с теоретической моделью Овчинникова, Кресина и Вольфа [14] этотэффект указывает на фононный механизм спаривания в ВТСП (модель Абрикосова [4]).Цель работы заключалась в исследовании влияния допирования на физическиесвойствависмутовыхкупратовспомощьютуннельной,джозефсоновскойиандреевской спектроскопии. В соответствии с поставленной целью решалисьследующие задачи:1.СравнительноеисследованиевнутреннегоэффектаДжозефсонавнаноступеньках на поверхности криогенных сколов ВТСП-монокристаллов Bi2212 и Bi-2223 с помощью туннельной, джозефсоновской и андреевскойспектроскопии.2. Исследование резонансного взаимодействия переменного джозефсоновскоготока с раман-активными оптическими фононами в диапазоне частот до 25 ТГц истимулированного излучения 2Δ- оптических фононов при рекомбинациинеравновесныхквазичастицвестественныхстопкахджозефсоновскихконтактов.3.
Исследование влияния допирования Bi-2212 и Bi-2223 на энергию электронфононных и 2Δ- фононных резонансов.4. Изучение влияния температуры на частоту электрон-фононных и 2Δфононных резонансов у наноступенек Bi-2212 и Bi-2223.5. Исследование влияния температуры на гигантские нестабильности ВАХнаноступенек с резко выраженной щелевой структурой при условии:Eopt. phon = 2Δ.Научная новизна работы и положения, выносимые на защитуОсновные новые научные результаты, полученные в диссертации, состоят вследующем:1.
Обнаружены и исследованы резонансы, возникающие на ВАХ Bi-2223 и Bi-2212джозефсоновских контактов в результате неупругого туннелирования куперовских пар.2. При Т = 4.2 К на dI/dV-характеристиках Bi-2223 джозефсоновских контактовобнаружены двухфононные резонансы: (OSr + Sr) и (OSr + Cu), с частотами соответственно 23.2 ТГц и 25.1 ТГц.63. Показано, что допирование образцов Bi-2212 и Bi-2223 не влияет заметным образомна спектр оптических фононов.4.
Установлено, что в исследованных спектрах магнонный резонанс отсутствует.5. Подтвержден скейлинг сверхпроводящей щели s и критической температуры Тс вфункции концентрации примесных дырок у допированных монокристаллов Bi-2212.6. Получены прямые доказательства существования внутреннего эффекта Джозефсона ввисмутовых купратах.7. Вблизи оптимального допирования обнаружена резкая дополнительная структура наВАХ стопочных Bi-2212- контактов, которая может быть следствием существованияпротяженной сингулярности Ван Хова (ПСВХ) в окрестности уровня Ферми.8. На ВАХ естественных Bi-2223-наноступенек (j║c) при гелиевых температурахобнаружены гигантские нестабильности, которые могут быть следствием стимулированного излучения оптических 2-фононов при рекомбинации протуннелировавшихквазичастиц.
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}
