Введение к работе
Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию связанных магнитоупругих волн в высокотемпературных сверхпроводниках со структурой типа перовскита, в частности, изучению возможности обменного усиления электрон-фононного взаимодействия в сверхпроводниках на основе симметрийного подхода.
Актуальность темы обуславливается возможностью использования новых высокотемпературных сверхпроводниковых материалов в микроэлектронике, вычислительной технике и в технике физического эксперимента. В настоящее время имеется потребность создания новых высокотемпературных сверхпроводниковых материалов с высокими критическими температурными и технологическими параметрами.
Фундаментальные идеи и методы, развитые Н.Н.Боголюбовым способствовали значительному развитию физики конденсированного состояния вещества, в частности, при исследовании систем с вырожденным состоянием статистического равновесия различного типа: сверхтекучие, сверхпроводящие системы, ферро- и антиферромагнетики. На основе этих методов были получены важные результаты при исследовании систем с сверхпроводящим дальним порядком.
Эффект обменного усиления электрон-фононного взаимодействия, рассматриваемая в данной работе является аналогом эффекта обменного усиления спин-фононного взаимодействия в магнитоупорядоченных кристаллах – антиферромагнетиках, который был открыт теоретически М.А.Савченко и развит в ряде работ В.И.Ожогина, Б.И.Садовникова, М.Х.Харрасова. Также этот эффект был подтвержден экспериментально. Усиление электрон-фононного взаимодействия в сверхпроводниках оказывается возможным благодаря спиновым флуктуациям электронов проводимости, а также локализованным магнитным моментом при условии, что температура Нееля ТN оказывается близка к температуре сверхпроводящего перехода Тс. Отличие между двумя флуктуациями состоит в том, что спиновые флуктуации электронов проводимости усиливают электрон-фононное взаимодействие во всем интервале температур. Представляется интересным изучить связанные магнитоупругие волны в нормальной, смешанной и сверхпроводящей фазах, провести исследование возникновения в этих фазовых состояниях эффекта обменного усиления электрон-фононного взаимодействия и влияния данного эффекта на температуру перехода в сверхпроводящее состояние.
Цель диссертационной работы состоит в теоретическом исследовании обменного усиления электрон-фононного взаимодействия в высокотемпературных сверхпроводниках, имеющих структуру типа перовскита с антиферромагнитным дальним порядком на основе симметрийного подхода.
Научная новизна данной работы заключается в том, что в теории обменного усиления электрон-фононного взаимодействия в высокотемпературных сверхпроводниковых материалах рассматривается анизотропия кристаллической решетки. Ранее аналогичные вычисления были проведены в случае изотропных материалов. С учетом кристаллической симметрии материала исследовано влияние спин-фононного взаимодействия на критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние. Даны рекомендации для синтеза высокотемпературных сверхпроводников с более высокими значениями критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние.
К новым результатам можно отнести исследование связанных магнитоупругих волн в антиферромагнитном кристалле LaMnO3. Установлена возможность обменного усиления связи спиновых волн с поперечными упругими волнами. Даны численные оценки влияния магнитной структуры перовскитовых материалов на величину щели в энергетическом спектре магнитоупругих возбуждений.
Практическая ценность работы обуславливается тем, что рассматриваемые материалы используются в микроэлектронике и вычислительной технике. Результаты работы могут быть использованы при синтезе новых высокотемпературных сверхпроводящих материалов с более высокими значениями критической температуры сверхпроводящего перехода. Результаты аналитических исследований данной работы о возможности обменного усиления электрон-фононного взаимодействия в высокотемпературных сверхпроводниковых материалах со структурой типа перовскита принципиально согласуются с известными экспериментальными данными.
Полученные результаты для антиферромагнитного кристалла LaMnO3 могут быть использованы при изучении свойств высокотемпературных сверхпроводников в нормальной фазе, поскольку эти соединения имеют в своей основе структуру типа перовскита, и в них существует антиферромагнитный дальний порядок.
Положения, выносимые на защиту:
1) спектр спиновых волн с учетом тетрагональной симметрии кристаллической решетки состоит из трех ветвей: одна продольная и две поперечные; они существуют только в области волновых векторов, которые превышают обменный корреляционный волновой вектор; спектр связанных спин-фононных колебаний;
2) зависимость критической температуры фазового перехода в сверхпроводящее состояние от эффективного спин-фононного параметра; спектр спин-фононных колебаний в фазе неупорядоченного антиферромагнетика с сильными парамагнитными флуктуациями;
3) спектр магнитоупругих волн в антиферромагнитном кристалле LaMnO3; установлена возможность обменного усиления связи спиновых волн с упругими поперечными колебаниями.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались: на XVIII Международной школе-семинаре НМММ (Москва, 2002), Международном семинаре по фазовым переходам (Махачкала, 2002), II Байкальской международной конференции по магнитным материалам (Иркутск, 2003), XIX Международной школе-семинаре НМММ (Москва, 2004), Международном семинаре по фазовым переходам (Махачкала, 2004), Научной конференции по научно-техническим программам Минобразования России (Уфа, 1999), Региональной конференции по резонансным и нелинейным явлениям в конденсированных системах (Уфа, 1999), Республиканской научной конференции студентов и аспирантов по физике и математике (Уфа, 2001).
Публикации. Основные результаты опубликованы в работах [1-15].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы, включающего 120 наименований. Общий объем диссертации составляет 116 страниц, включая 17 рисунков.
