Введение к работе
Актуальность проблемы. В итоге интенсивных исследований воа-гмосвдаи сверхпроводящих свойств и кристаллической структуры в радиционных ниокотемпературных сверхпроводниках достигнуты опре-еленные успехи в понимании специфики фононного механиома сверхпроводимости. В частности, так называемое "эмпирическое правило" тверждает, что чем выше степень структурной неустойчивости, тем ыше температура сверхпроводящего перехода Тс [1]. Среди иове-гных ниокотемпературных сверхпроводников наиболее высокие она-ения Гс (от 10К до 23К) имеют интерметаллиды и химические соеди-ения на основе переходных металлов. Типичными представителями гих классов сверхпроводников являются соединения со структурой 15 или NaCl , также фаоы Лавеса. Существуют прямые окспери-енталыше дохаоателъства того, что в большинстве отих соединений, юме таких особенностей как дефекты, структурный беспорядок, со-пиествования равных фап я т.д. наблюдаются сильные ангармони-jcxne оффекты решетки. Важность эффектов ангармониома в опреснении сверхпроводящих свойств подчеркивалось в равных работах м., например, [2]). Теоретическое рассмотрение итого вопроса, в ьстности, позволило объяснить аномальный иоотопический эффект системе PdHx [3]- [4].
В последнее время наблюдается повышенный интерес к эффектам тармониома. Это обусловлено, с одной стороны, теоретическим потом основного механиома спаривания электронов в куперовские пары недавно открытых металлоокслдных высокотемпературных сверх-
проводниках (ВТСП) со структурой перовскита. В частности в работе [5] было теоретически показано, что взаимодействие электронов с сильноангармоническими колебаниями решетки может привести к заметному повышению Тс. После открытия ВТСП в металло-оксидных соединениях со структурой перовскита [6] на. основе работы [5] была предложена ангармоническая модель ВТСП (7J. В отой работе было локаоано, что взаимодействие электронов с ниокоэнер-гетическими, сильноангармоническими колебаниями ионов кислорода на определенных увлах решетки в металлооксидных сверхпроводниках приведет к увеличению эффективного олектрон-олектронного притяжения. Подобные идеи высказывались также в работах других авторов [8, 9]. Однако большинство этих работ были выполнены на качественном уровне и ограничивались рассмотрением Тс.
С другой стороны, большое количество экспериментальных работ, посвященных динамике решетки и роли решеточных возбуждений в сверхпроводниках покапывают для большинства металлооксидных ВТСП наличие ангармониома в колебаниях ионов кислорода, аномальное поведение изотопического оффекта, а также приоиаки сильной олектрон-фононной свяои, в частности, большое значение щели и большие критические поля.
Поэтому представляет интерес изучение свяои решеточного ангар-монизма со сверхпроводящими свойствами в таких материалах.
В настоящей диссертации последовательно исследуется влияние ангармониома на такие сверхпроводящие свойства, как Тс, изотопический эффект, верхнее критическое поле и энергетическая щель в рамках теорий сильной свяои. На примере сверхпроводящих гидридов пе-
реходных мсталлои и их сплавов с благородными металлами изучается возможность применения ангармонической модели ВТСП к реальным системам. Обсуждается тюгшожность обнаружения ангармонических колебаний атомов в двойной потенциальной яме с помощью нейтронной спектроскопии.
Ц<шь работы. Исследовать влияние ангармониома решетки на сверхпроводящие свойства:
1. Развить ангармоническую теорию сверхпроводимости, которая является естественным обобщением фононного механизма сверхпроводимости. Поучить влияние ангармониома на сверхпроводящие свойства, как Тс, изотопический оффект, верхнее критическое поле и энергетическая щель.
2.Установить область применимости псевдоспинового формализма для описания свойств сверхпроводников с ангармонической решеткой. 3. Ипучить возможность реализации ангармонической модели в различных системах.
Л. Изучить возможность обнаружения ангармониома с помощью методов нейтронной спектроскопии. Вычислить сечение неуиругого рассеяния нейтронов на ангармонических колебаниях решетки.
Научная новиона. Б диссертации сформулирована модель для описания олектрон-фононного взаимодействия, учитывающая силыюан-гармоническос поведение кристаллической решетки. Данная модель при учете вклада оптических фопонов впервые разрешает теоретически збъяснить аномальное поведение изотопического оффекта, т.е. иоме-іение его вна.ка при некоторой критической концентрации примесей
благородных металлов в сплавах гидридов переходных металлов с благородными металлами.
Проведен аналио влияния решеточного ангармониома на сверхпроводящие свойства сверхпроводников с сильным ангармониомом. Расчеты покалывают, что решеточный ангармониом может привести к «заметному повышению Гс, причем наиболее высокие оначения Тс получены для мягких исходных потенциалов. Для максимального относительного повышения Тс предпочтителен сравнительно жесткий исходный потенциал.
Покапано, что в пределе слабой связи изотопический оффект подавляется иа-оа доминирующей массовой оависимости константы электрон фононного взаимодействия, тогда как в пределе сильной свяои сильная массовая зависимость характерной фононной частоты может привести к тому, что экспонента изотопического эффекта будет больше 0.5. Ио-оа температурной оависимости константы олектрон-фононного взаимодействия, обусловленной ангармониомом, верхнее критическое ноле может принимать достаточно большие оначения, причем кривая температурной оависимости имеет положительную кривизну.
Показано, что в отличие от гармонической теории, в пределе сильной свяои отношение А/% (Д-щель) может стать неограниченной в ангармонической модели.
Таким обраоом, учет решеточного ангармониома может привести к оначительным поправкам к теории сильной свяои в гармоническом приближении.
Предложен способ обнаружения ангармонических колебаний с помощью нейтронной спектроскопии. Впервые показано, что ангармо-
ниом может обуславливать аномальную температурную оависимость сечения неупругого рассеяния, а в случае рассеяния на мягких ротационных модах также дополнительно аномальную угловую оависимость сечения.
Аппробация работы. Реоультаты, представленные в диссертации, обсуждались на семинаре по теории твердого тела ЛТФ ОИЯИ, а также были представлены и докладывались на Европейской конференции по ВТСП - пленкам и монокристаллам (Уштрон, Польша, 1989), третьей Международной конференции "Материалы и механизмы сверхпроводимости, ВТСЇЇ (Каназава, 1991, Япония), Международном семинаре "Решеточные оффекты в ВТСП" (СантаФе, США, 1992), Международной конференции по ВТСП (Пекин, Китай. 1992).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ в печати, список которых приведен в конце автореферата [13 - 20].
Объем работы. Диссертация состоит ио вводной и трех основных глав, заключения. Список библиографии содержит ИЗ наименований.
