Введение к работе
''.!: Актуальность проблемі
Отіфигію високогегшзраа'урной сверхпроводимости ьизвало большой интерес физиков и сопровождалось огромшм количеством теорети ческих и экспериментальных работ. По главному вопросу о меха лизме сверхпроводимости в 9їнх соединениях нет согласия до настоящего времени.Традиционное описаний с помощью теории БКШ или теории Эллашберга било подвергнуто сомнению, что позволило создать бо'лъшое количество нових теорий. Однако довольно скоро, благодаря экспериментам по квантованию магнитного потока и эффекту Джозефсона стало ясно, что свойства сверхпроводящего конденсата в ВТС1І 'аналогичны свойствам конденсата в классических сверхпроводниках. Однако вопрос о спектре, свойствах и природе бозонов, осуществляющие: спаривание, остался открытым.
Инфракрасная спектроскопия по праву считается одним из наиболее информативных экспериментальных методов в сверхпроводимости, т.к. позволяет одновременно иьмерять частотную и температурную зависимость одной и той же физической величини { проводимости а(ш)). Кроме того, ИК данные напрямую связаны с измерениями температурной зависимости глубины проникновения магнитного поля и сопротивления по постоянному теку.
В нових (BTCtI) сверхпроводниках, в отличие от большинства классических, глубина проникновения магнитного поля значительно больше длины когерентности и длины свободного пробега. Это соответствует лондоновскому пределу для сверхпроводящего состоянии и сценарию нормального скин - эффекта для иесверхироводяще-
го состояния. Для лоадоновского предела методы интерпретации экспериментальны* результатов били слабо разработаны в классической теории сильного электрон-фононного взаимодействия,как не представшие в то время практической значимости.Значительное усложнение формализма для данного предельного случая потребовало разработки новых методов интерпретации экспериментальных результатов. Так, несмотря на большое количество работ по измерению такого вакного параметра, как отношеше энергетической щели 2Д к температуре перехода То, его значение в 1-2-3 соединениях, определяемое по различннми традиционным методикам колеблется в пределах от 2.7 до 8.
Цель работы. Целью данной работы является исследование оптических свойств ВТСП в рамках теории сильного электрон-фононного взаимодействия, в т.ч. разработка методов решения обратных задач в оптике.
Научная новизна работы
Все основные результаты, полученные в диссертации, являются новыми.
-
Предложена процедура решения уравнения Элиашберга для произвольной температуры. Проведены расчеты поведения фуігкции щели /Ни) и фактора перенормировки Z(iu). На основании вышеуказанных, вычислений расчитаны оптические свойства ВТСП в нормальном и сверхпроводящем состоянии.
-
Показано, что в нормальном состоянии из-за высокой температури парохода и широкого фононного спектра невозможно описание
в рамках модели слаОо-взаимодейогвукщяго фырми-газа. Последона телышп многочастнчний подход дает количественное согласно с ПК-измерениями на монокристаллах в BTCII.
-
Получено линейное интегральное вироквіпів, связывающее' ciwk тральную функцию электронн-фононного взнкмодейстьия а ы)Р(ш) о, часготно-зависншші оптической массой m*nT(u,T) и затуланиом 70ПТ(ш,Т), входящим в обобщенную формулу Друде. Оказалось, что частотная зависимость оптического затухания 7*И1.(^Л) радикально отличается от поведения затухашія затухания квазичастиц 7ejr(w,T) и линейно зависит от частота вплоть до 2000 см"' , причем.коэффициент пропорциональности порядка I.
-
В рамках элактрон-фокошюго взаимодействия воспроизводятся все основные особенности коэффициента отражения в сверхпроводящем состоянии.
Б. Температурная зависимость проводимости в сверхпроводящем состоянии, как оказалось, значительно ближе к двухжидкостшп модели Гортера-Казимира, чем к теории БІШІ. 6. Процедура восстановления функции алектрои-фоношюі'о взаимодействия из оптических данных, в нормальном состоянии. Для константы взаимодействия получено значение \tr=1.4 л Я.
Практическая ценность работы
Результаты работы позволяют ответить на вопрос о тон, сущо ствует ли принципиальное противоречие между экспериментальными результатами и теорией сильного электрон-фононного взаимодействия. Для нормального состояния металла о сильным электрон-
'їюноишм взаимодействием получены простые соотношения, лозволя-иннэ негюсроэдсгвешю интерпретировать экспериментальные данные и получать информацию о спектре возбуждений, ответственных за сверхпроводимость. Полученные в работе методы являются общими для широкого класса систем с сильным взаимодействием ( не только втсл ) и могут использоваться при юс исследовании. Развитый формализм численного получения параметров взаимодействия может Сыть использован при интерпретации спектров систем с тяжелыми Фермионвми. Для сверхпроводящего состояния создан метод комплексного описания особенностей спектра отражения, который позволяет одновременно определять сверхпроводящую щель и спектр возбуждения. Этот метод монет применяться к большому числу не--Яшиных систем.
Защищаемые положения
В диссертации на защиту выносятся следующие положения:
-
Процедура численного решения уравнения Элиашберга . Спектр сильного элвктрон-фоионного взаимодействия, согласованный с туннельными измерениями. Влияние анизотропии.
-
Расчет оптической проводимости и коэффициента отражения в нормальном состоянии для 1-2-3, таллиевнх и висмутовых соединений. Количественное согласие модельных расчетов с эксперимен-талыгнш ляннчми. Учет вершинные поправки в нормальном состоят.
-
Вывод сообщенной формули Друяе. Частотные и температурные '-поАотпя омптскпй мятен и затухания.
4. Решение обратной задачи Элиашберга в формализме мацуоари длл нормальной оптической проводимости. Верхняя граничная частота спектра возбуждений.
б. Расчет оптической ироводшости в сверхпроводящем СОСТОЯНИЙ для реалистической спектральной функции. Проявление эффекта Гольштейна в чистой пределе. Зависимость оптической проводимости от температури. Численное подтверждение двухзшдкостной модели.
6. Свойства коэффициента отражения на мнимой оси комплексной частоти в температурной технике.
Агшробация рабо'Ш
Результаты работы били представлены на
конференции M2S в Сгэндфарде, США, Июль 1989 ("Materials awl Methods In Superconductivity", Standrord.USA. July, 1989)
семинаре ISI, Турин, Италия, Ноябрь 1990 (Workshop on High Temperature Superconductivity: Consepts, Models and Methoda. ISI, Torino, Italy, November 1990)
-- международном семинаре но свойствам электрон-фононного взаимодействия (International Workshop Maul testation of Electron Fhonoh Interaction In HTSO, Oaxtepek, Mexico, December 1990) -IV еоветско-германском семинаре по спектроскопии конпенсиро ванного состояния, Bad Honhef, Germany, November 1991 Отдельные положения диссертации домтдшшлись на семинарах теоротдела и отдела спектроскопии твердого тела ИСАЯ, на кон курсе научных работ ИСАИ ( премии 1990г.), на семинарах творит
дэлов ФИАИ, ИФГГ, ИОФАН, института Макса Шшнка г. Штутгарт, университетов гг. Регенсбург, Байрот, Авхен, Берлин, Дельфт, Бохум.
Публикации. Материал диссертации опубликован в работах (1-7). Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех, глав и заключения. Общий объем диссертации состав ляет 122 страницы. Список литературы состоит из 69 наименовэ кий.
