Введение к работе
Актуальность темы.
Высокотемпературные сверхпроводники (БТСП) являются объектом широких исследований уже более семи лет. Однако до сих пор природа ВТСГІ окончательно не яснг.
Электронная туннельная спектроскопия зарекомендовала себя наиболее информативным методом изучения механизма сверхпроводимости. Туннельный аффект позволяет определить вид плотности состояний квазичастичных возбуждений вблизи поверхности Ферми, измерить величину Бнсргетической щели Д, ее температурную зависимость Д(Т), получить информацию о механизме спаривания и в случае електрон-фононлого взаимодействия (ЭФВ) извлечь параметры ЭФВ, которыми определяется Те: константу электрон-фовсзной связи А, кулоновскнй псевдопотенпиал ft" и спектральную функцию ЭФВ a,F(w) (функцию Элиаптберга).
Во многих експериментах высокотемпературные сверхпроводники проявляют аномальные, по сравнению с низкотемпературными, свойства, для объяснения которых стали привлекаться петра-д гщїоі гые механизмы сверхпроводимости.
В случае ВТСП результаты экспериментов оказались очень чувствительны к слабым отклонениям химического состава и структуры. Следствием низкого качества образцов явились значительное уширение туннельных спектров и различные аномальные особенности, та:зіе как провал на кривой проводимости сразу-за щелевым максимумом, ниспадающий характер неведения проводимости за
щелью и другие. Лля выяснения истинного механизма сверхпроводимости необходимы надежно воспроизводимые экспериментальные результаты, которые могут быть получены только па очень качественных образцах.
Иели и задачи исследования.
Целью настоящей работы является изучение аффекта одноча-стичного туннелирования в высококачественных монокристаллах BiiSrtCaCuiO%. Основными вопросами исследования являются:
Создание симметричных туннельных контактов на микротре-щиве. Эта иетодика обеспечивает наивысшее качество поверхпостк обоих олектродов контакта.
Получение воспроизводимых туннельных спектров.
Определение величины внергетической щели Д и ее температурной аавпсииости ACT1).
Извлечение плотности состояний N(E) из туннельных характеристик при конечном параметре размытия.
- Изучение тонкой структуры за щелью. Определение ха
рактерного масштаба онергий. Сравнение особенностей с фонон
ним спектром, полученный из экспериментов по рассеянию нейтро
нов. Восстановление функции Элиашберга d'Fiu) и параметров
электрон фояошюго взаимодействия Л и /і*.
Научная новизна работы.
1. Изготовлены симметричные туннельные контакты на микротрещине (типа "break-junction"), удовлетворяющие критериям отбора качественных туннельных переходов (ТП) и работающие а пшро-
ком диапазоне напряжений смещения (до 0.3 еВ) при температурах от 4.2 К до 100 К и в сверхсильных магнитных полях (до 20 Т).
2. На большом количестве образцов (33) получены воспроиз
водимые туннельные характеристики с четко выраженной щелевой
особенностью, из которой определена величина энергетической ще
ли Д = 22±2 мэВ для соединения BitSr3CaCujOa. Измерена ее тем
пературная зависимость Д(Г), которая имеет вид близкий к БКШ-
зависимости с величиной отношения 2А(0)/кпТс = 6.5 ± 0.6.
-
Предложен и реализован метод извлечения туннельной плотности состояний электронов N(E) для туннельного перехода S-S типа с учетом конечного времд.чи жизни квазнчгстиц. Показало, что найденные функции N(E) хорошо описываются формулой БКШ с введением одного дополнительного параметра Г, характеризующего размытие туннельных спектров.
-
Установлено, что параметр Г не зависит от температуры и отсутствует корреляция между величиной Г и параметрами сверхпроводника Д, Те и ДГе.
-
Обнаружено, что туннельные спектры з области энергий до 0.3 эВ содержат только щелевую п фононпую структуры, причем последняя соответствует фононному спектру для BiiSruCaCutO», полученному из экспериментов по рассеянию нейтронов. Восстановлены функция Элиашберга a'.F(w), кулоновский псевдопотепциал ц* = 0.03 — 0.1 и константа электрон-фонояной связи А = 2.3 — 4, которые дают значение Тс близкие к экспериментальным.
Научная и практическая певность.
Результаты, полученные в настоящей работе на большом количестве высококачественвых образцов при разных температурах, в развых магнитных полях, свидетельствуют в пользу существенвой роли олектрон-фоионного взаимодействия в механизме сверхпроводимости в ВТСП.
Предлагаемый пакет программного обеспечения представляет из себя полный цикл обработки данных туннельных экспериментов, начиная с измерения туннельных спектров и кончая извлечением плотности состояний квазичастиц и восстановлением параметров ЭФВ.
Основные положения, выносимые на защиту,
На защиту выносятся основные результаты диссертации, сформулированные в конце автореферата.
А^робатл^ pftrtp-гн.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на:
Общемосковском семинаре по теоретической физике под руководством академика РАН В.Л.Гинзбурга.
Семинаре Отделения теоретической физики им.Е.И.Таыма под руководством академика Л.В.Келдыша.
Семинаре Отделения физики твердого тела Физического Института им. П. Н. Лебедей а РАН под руководством член-корреспондента РАН профессора Ю.В.Копаева и член-корреспондента РАН профессора В.П.Сплина.
- Семинаре Отделения теоретической физики Физического Ин статута пм.П.Н.Лебедева РАН под руководство!* член-корреспондента РАН профессора Л.А.Киржнида.
Публикации,
По результатам диссертапиоппой работы опубликованы 4 работы, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и о^ьеч диссертации,
Лиссертапия состоит из введения, пята глав, заключения и пяти приложений. Обший объем диссертации 122 стр., включая 31 рисунок. Список литературы содержит 70 наименований.