Введение к работе
В настоящее время явление высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) привлекает все большее внимание вследствие важности его потенциальных применений в технике и, в частности, в микроэлектронике. Об актуальности исследований ВТСП свидетельствует также и то, что, несмотря на сравнительно небольшой срок с момента открытия этого явления в 1986 году, этой проблеме уже посвящено огромное количество оригинальных публикаций. Применены практически все методы, известные из исследований низкотемпературных сверхпроводников (НТСП). Однако до сих пор не понятна физика этого интереснейшего явления: не построена микроскопическая модель ВТСП, не ясен механизм спаривания свободных носителей, нет общепризнанного мнения о существовании, величине и зависимости от температуры (в) энергетической щели в спектре состояний.
Четырехфотонная спектроскопия, изучающая зависимости компонент тензора кубической нелинейной восприимчивости от временных и частотных аргументов, на сегодня стала источником самой разнообразной информации о веществе. Полученные с ее помощью данные о спектральном положении, форме, характере уширения как дискретных линий, так и широких зон углубили понимание физики многих процессов в конденсированных средах: полупроводниках, красителях и др. Вместе с тем, в исследованиях явления сверхпроводимости эта техника является сравнительно новым и нетрадиционным методом. Действительно, исследования в этом перспективном направлении только начинаются и пока опубликовано всего несколько работ. Практически все известные результаты получены для тонких' пленок Y-Ba-Cu-o (с критической температурой фазового перехода ес=*9б К) методом фемтосекундной термомодуляционной спектроскопии. Поэтому несомненный интерес представляет применение нового в исследованиях сверхпроводников метода бигармонической накачки (БН) для
того ке самого объекта - тонких пленок У-Ва-Cu-o. Актуальность исследований Y-Ba-Cu-o объясняется и тем. что, несмотря на большие различия в химическом составе известных ВТСП материалов, их свойства во многом схожи. По-видимому, это свидетельствует о том, что явление ВТСП имеет общий характер для всего класса металлооксидных сверхпроводников.
Цель диссертационной работы. При постановке диссертационной работы преследовались следующие основные цели:
-
отработка методики проведения экспериментальных исследований тонких ВТСП пленок методом бигармонической накачки;
-
исследование изменений, происходящих в спектре состояний электронного (квазичастичного) термостата в окрестности уровня Ферми при переходе Y-Ba-Cu-o в сверхпроводящую фазу;
-
Исследование КИНеТИКИ НераВНОВеСНЫХ СОСТОЯНИЙ У-Ва-Си-О,
связанных со сверхбыстрым, пикосекундным оптическим возбуждением в окрестности точки сверхпроводящего перехода.
Научная новизна, в диссертационной работе впервые:
1.. методом БН проведены экспериментальные исследования наиболее интересной с точки зрения проявления сверхпроводящих свойств области спектра Y-Ba-Cu-o .( < юоо см"1), где были обнаружены проявления особенности типа энергетической щели;
-
в рамках динамической модели кубической нелинейной восприимчивости проведена интерпретация полученных в ходе этих исследований экспериментальных данных и выявлена специфика проявления сверхпроводящего состояния в четырехфотонном отклике;
-
экспериментально исследована кинетика неравновесных состояний образца при его пикосекундном оптическом возбуждении в окрестности точки сверхпроводящего фазового перехода.
Практическая значимость. Проведенные исследования дали следующие методические и практически значимые результаты:
1. отработана новая спектральная методика исследования сверхпроводниковых и металлических тонких пленок в области частот ниже юоо см"1;
-
построена динамическая модель кубической нелинейной восприимчивости, адекватно описывающая четырехфотонный отклик сверхпроводников и металлов.
-
показано, что резкая температурная зависимость электронной составляющей кубической нелинейной восприимчивости в окрестности точки фазового перехода является основой применения БН, как метода бесконтактной оптической диагностики сверхпроводящего состояния и контроля температуры.
Защищаемые положения. В диссертационной работе на защиту выносятся Следующие ПОЛОЗЕЭНИЯ:
1. Метод битармопической накачки является эффективным
методом исследования спектра электронных состояний высокотемпе
ратурных сверхпроводников в окрестности поверхности Ферми.
-
Переход Y-Ba-Cu-o в сверхпроводящую фазу сопровождается возникновением на зависимости эффективности процесса самодифракции от частотной расстройки компонент БН специфической особенности - провала. Температурная зависимость положения его высокочастотного края при в < вс согласуется с температурной зависимостью ширины энергетической щели в приближении слабой связи теории БКШ.
-
Спектральная зависимость нелинейного отклика сверхпроводящей пленки Y-Ba-Cu-o, разогретой сверхкоротким (пикосекундным) световым импульсом до в > вс, в течение, по крайней мере, 1 НС сохраняет специфическую особенность равновесной сверхпроводящей фазы - провал.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на-следующих Международных симпозиумах и конференциях і. 15-ой Международной конференции по когерентной и нелинейной ОПТИКе (С- Петербург, 24 - 27 Сентября 1991 Г.),
2. 4-ом Советско-Германском семинаре по высокотемпературной
СВерХПрОВОДИМОСТИ (С- Петербург, 6 - 13 ОКТЯбрЯ 1991 Г.),
3. 7-ой конференции "Оптика лазеров" (С- Петербург, 21 -
25 ИЮНЯ 1993 Г.),
4. 8-ом Международном симпозиуме "Сверхбыстрые процессы в
СПеКТрОСКОПИИ" (ВИЛЬНЮС, ЛИТВа, 26 -30 сентября 1993 Г.).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Личный вклад соискателя. Все результаты в диссертации получены автором лично, либо при его непосредственном участии под руководством А.Н.Жерихина и В.В.Шувалова, которым принадлежат общая постановка проблемы, основных задач и направлений исследования.
Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Содержание диссертации изложено на 164 страницах машинописного текста, иллюстрированного 32 рисунками и з таблицами. Список использованной литературы включает ізо наименований.
