Введение к работе
Актуальность темы
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), изобретенный Биннигом и Рорером в 1986 г. [1] Является мощным инструментом исследования поверхностей проводящих веществ. Высокое разрешение, достигаемое с помощью СТМ, позволяет определять особенности рельефа' и распределение спектроскопических характеристик на микроуровне ! 2 ]. Чрезвычайно важным применением СТМ является туннельная спектроскопия сверхпроводящих материалов, позволяющая определять локальные туннельные спектры (далее по тексту.- ТС) и распределение энергетической щели по поверхности образцов.
В связи с открытием высокотемпературной сверхпроводимости [Зі встал вопрос о причинах и механизмах ее возникновения. Следует отметить, что в этом вопросе до сих пор нет полной ясности. Имеется значительное количество экспериментальных данных, говорящих как за, так и против применимости к ВТСП теории ВКШ. С этой точки зрения, эксперименты по туннельной спектроскопии ВТСП приобретают особую важность.
Как известно из литературы, физические свойства соединения YBa2Cu30x сильно зависят от параметра х - содержания кислорода [4]. Изменяя параметр х, можно производить измерение зависимости энергетической щели в спектре электронов от критической температуры образца, что может дать полезную информацию о природе ВТСП.
В настоящей диссертации приведены результаты измерений ТС на
монокристаллических образцах YBa2Cu30x. Аналогичные измерения производились и другими группами экспериментаторов [ 5). К особенностям туннельной спектроскопии ВТСП, отмечаемым в большинстве опубликованных работ, можно отнести:
-
Наличие на поверхности (даже монокристаллических образцов) непроводящего слоя, затрудняющего постановку экспериментов по измерениям ТС в режиме вакуумного туннелирования.
-
Наличие на ТС более или менее симметрично расположенных особенностей. В области малых напряжений туннельная проводимость понижена, что может соответствовать пониженной плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми. Таким образом, существует область напряжений, в которой вид ТС качественно согласуется с теорией БКШ.
3. Линейки рост туннельной проводимости при более высоких
напряжениях, т.е. при eV » Л.
Безусловно, представляет огромный интерес проведение сканирующей туннельной микроскопии поверхности высокотемпературного сверхпроводника. Однако, наличие непроводящего слоя на поверхности образцов YBa2tu30x затрудняет постановку эксперимента при температуре жидкого гелия. С этой точки зрения представляется более перспективным проведение СТМ-эксперимента на поверхности монокристалла Bi2Sr2CaCu20x. Значительно большая анизотропия Bi2Sr2CaCu20x по сравнению с YBa2Cu30x приводит к возможности расщепления образца по плоскости ВІ0 и получения доступной для .СТМ-исследований чистой поверхности, аналогично тому, как это проделы-вается на образцах графита. В данной работе приведен результат СТМ-наблюдения сверхструктуры на поверхности образца Bi2Sr2CaCu20
при температуре жидкого гелия.
Научная новизна работы
Проведены исследования зависимости энергетической щели от концентрации кислорода в монокристаллических образцах YBa2Cu30x при двух различных ориентациях образцов относительноиглы СТМ. В одной из ориентации (игла перпендикулярна плоскости ab) зарегистрированы два различных значения щели. Построена зависимость энергетической щели от критической температуры.
Получено СШ-изобрашение поверхности монокристалла Bi2Sr2CaCu20x при температуре 4.2 К. Показано, что на поверхности монокристалла существует сверхструктура, период и амплитуда которой совпадают с аналогичными измерениями, проделанными при комнатной температуре.
Апробация работы
Результаты изложенные в диссертации докладывались на:
26 Всесоюзном совещании по физике низких температур (Донецк 1990 г.)
Результаты диссертации опубликованы в следующих статьях:
И.Б.Альтфедер, А.П.Володин, М.С.Хайкин.
Малогабаритный низкотемпературный сканирующий туннельный
микроскоп.
ПТЭ 5, 1989 г., стр. 188-190.
И.Б.Альтфедер, А.П.Володин, И.Н.Макаренко, С.М.Стишов. Энергетическая щель в YBa2Cu30x по данным туннельных исследований монокристаллов. Письма в ЯЭТФ,- том 50, вып. 11, стр. 458-461 (1989)
И.Б. Альтфедер, А.П.Володин, В.А.Гражулйс, A.M.Ионов,
С.Г.Карабашев.
Наблюдение сверхструктуры на поверхности монокристалла
Bi2Sr2CaCu20x.
Пись і в ЯЭТФ,том 50, вып. 4, стр. 182-184 (1989).
I.B.Altfeder, A.P.Volodin.
Ьои-temperature STM with a reliable piezoelectrical coarse
approach mechanism.
Review oi Scientific Instruments, (to be published).
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 104 страницы и включает в себя основной текст, список литературы из 63 наименований и 26 рисунков.