Введение к работе
Актуальность теуы. В последние годы возрос интерес к - кинетическим явлениям, связанным с теплопереносом, как в сверхпроводниках С в связи с открытием и всесторонним экспериментальным изучением высокотемпературной сворхпрозодкиости), так и в неупорядоченных нормальных металлических системах с малой длиной свободного пробега электронов.
Активное исследование высокотемпературных сверхпроводников СВТСГО привело к накоплению большого экспериментального материала, относящегося в частности к их термоэлектрическим и тепло-проводящим свойствам. Значительный интерес вызывает наблюдавшаяся в большом числе экспериментальных работ аномалия в температурной зависимости термоэдс на пороге перехода в сверхпроводящее состояние. В ряде работ при температурах, близких к критической, отмечался резкий пик термоэдс, в других работах - пологий максимум. Аналогичные аномалии наблюдались в температурных зависимостях термоэдс в слабом поперечном магнитном поле, т.е. коэффициентах Кернста и Эттингсхаузена. Поскольку наиболее примечательные свойства ВТСТЦ высокая критическая температура, 'малая длина когерентности и большая пространственная анизотропия - указывают на существенное, влияние сверхпроводящих флуктуации на их кинетические свойства, было высказано предположение о флуктуационноу происхождении этил аномалий. Однако вопрос о построении последовательной микроскопической теории влияния флуктуации на термоэлектрический эффект в ВТСП оставался открытым.
Это же относится к изучение флуктуацконного вклада в теплопроводность ВТСП. Эксперименты показывает, что в теплопровод-
ности доминирует фононный вклад, приводящий к максимуму в температурной зависимости вблизи 60 К, однако этим нельзя объяснить отмеченного, в ряде работ обстоятельства, что рост теплопроводности начинается на 5-10 К вше Т .
В то ке время большой интерес в последние годы вызывает изучение влияния межэлектронного взаимодействия на перенос тепла электронами в примесных металлах. Теория слабой локализации, включающая межэлектронное взаимодействие, успешно справилась с объяснением широкого круга экспериментальных явлений, связанных с переносом электрического заряда в проводниках о малой длиной свободного пробега электронов. Однако до сих пор не было ясности в вопросе о.корректном описании переноса тепла в таких системах.
Центральным в этой задаче оказался вопрос об операторе теплового потока для взаимодействующие электронов и его применении в различных методах расчета кинетических коэффициентов. Использование метода линейного отклика СКубо-Гринвуда) вызывает в данной ситуации значительные трудности. Это связано с тем, что оператор теплового потока в системе взаимодействующих электронов содержит поправки от электрон-электронного и электрон-примесного взаимодействий. Учет этих поправок приводит к трудоемким вычислением, чем объясняется противоречивость результатов теоретических работ, посвященных этому вопросу.
Еильр работы является: 1) получение вида оператора теплового потока электронов, взаимодействующих друг с другом Св диффузионном и куперовском каналах) , а также с полем примесей и определвг.ие корректного способа его использования в различных методах расчета кинетических коэффициентов;
2) вычисление флуктуационных поправок к термоэдс, теплопровод
ности, коэффициентам Нернста, Эттингсхауэена и Ледюка-Риги ВТСП
вблизи критической температуры;
3) расчет влияния электрон-электронного взаимодействия на
термоэдс и теплопроводность примесного нормального металла.
Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить следующие основные новые результаты:
-
Сверхпроводяоие флуктуации оказывает существенное влияние на электронные части термоэдс и теплопроводности сверхпроводника на пороге перехода в сверхпроводякее состояние. Температурная зависимость флуктуационных поправок к термоэдс и теплопроводности аналогична поправке к проводимости.
-
Абсолютная величина поправки к термоэдс в значительной мере зависит от вида электронного спектра. Последнее обстоятельство, а также условия измерения термоэдс играет важную роль при интерпретации экспериментальных данных. Сопоставление полученных формул с результатами экспериментов по определении температурной зависимости термоэдс вблизи Т создает возможность определения вазных характеристик ВТСП.
-
Сверхпроводящие флуктуации оказывают существенное влияние на термомагнктиые эффекты в ВТСП. Вычисленикэ поправки к коэффициентам Кернста, Эттингсхауэена и Ледюка-Риги содержат более сильную сингулярность по степени близости к Т , чем поправки к теплопроводности и термоэдс в отсутствие магнитного поля.
-
Вычисленные поправки к теплопроводности примосного металла, связанные с электрон-электронным взаимодействием, указывают на нарушение закона Видемана-Франиа и низких температурах при учете взаимодействия. Найденные поправки могут быть обнару-
. -6-
жены экспериментально по характерной зависимости от длины свободного пробега электронов.
5. Поправки от электрон-электронного взаимодействия к термоэдс приписного металла при низкой, температуре в трехмерной и двумерном случаях убывают с температурой по корневой зависимости, а в одномерных образцах учет взаимодействия приводит к слабому возрастанию тершэдо в области 2-Ю К.
Эти положения выносятся ва защиту.
Практическая значимость. Результаты проведенного исследования флуктуационных эффектов в кинетических коэффициентах ВТСП уже используются при трактовке экспериментальных данных. Обработка данных по температурной зависимости дифференциальной термоэдс вблизи То по полученным в работе формулам позволила определить такие микроскопическое параметры ВТСП, как интеграл перекрытия, определявши вероятность перескоков электронов между слоями, и время релаксации импульса электрона за счет рассеяния на примесях.
Обработка многочисленных экспериментальных кривых, указывавших на аномальное поведение кинетических коэффициентов, описывающих теплоперенос, по полученным формулам позволит получить строгое подтверждение флуктуационной природы наблюдаемых аномалий, а также численные оценки важных для понимания физики высокотемпературной сверхпроводимости параметров электронной структуры ВТСП.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на:
1) 26-м Всесоюзном совещании по физике низких температур (Донецк, 1990);
2) 19-th International Conference on Low Temperature Physics
(Brighton, England, 1990);
-
III International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity High-Temperature Superconductors (Kanazawa, Japan, 1991);
-
The Third Workshop "Superconductivity in Strongly Correlated Systens (Trieste, Italy, 1991).
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в Э научных статьях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырех глав и Заключения. Общий объем диссертации составляет 107 стр., вклвчая 15 рисунков. Список литература содержит 69 наименований работ.
