Введение к работе
Актуальность темы Открытке нового класса металлооксидных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) послужила стимулирующим фактором дальнейшего развитая теории сверхпроводимости. Природа высокой критической температуры ВТСП Тс^ЮО К, температурные зависимости и большие значения критических полей, на порядок превышающие параметры обычных сверхпроводников но поддаются удовлетворительному описанию в рамках классической теории Бардина, Купера, Шриффера (БКШ). Переход в сверхпроводящее состояние в этой теории связан с образованием при температуре Гс кушровских пар электронов, характерный размер которых значительно превосходит межэлектронное расстояние n~J/3 (? » п-1/3). Измерения верхнего критического поля, скачка теплоемкости и ряда других величин указывают на малую длину когерентности . сравнимую с расстоянием между частицами.
С другой сторони, теория биполяронов малого радиуса (ТБМР), предложенная А.С. Александровым [11, позволяет описать и предсказать многие экспериментальные результаты для ВТСП. Эта теория основана на представлении о локальных парах, которые образуются в системах с сильным электрон-фэноншм притяжением, таким образом, сверхпроводимость осуществляется по. типу сверхтекучости 4Не. Наиболее характерной чертой этой теории является существование локальных пар вше Тс. В этой связи представляется актуальніш дальнейшее исследование.теории-заряженных бозонов, поскольку ,как было показано в работе 121, термодинамические'и электромагнитные свойства биполяронного сверхпроводника определяются двухчастичными бозе-возбуждениями. Расчет характеристик в рамках' модели заряженного бозе-газа (ЗБГ) дает возможность качественно и количоственно-.опясать результаты, полученные для ВТСП 31.
-Теоретические исследования поведения ЗБГ-в магнитном поле были впервые, проведены Шафротом [41. Им было показано, что в идеальном ЗБГ верхнее, критическое поле отсутствует. Однако,- учет взаимодействия ЗБГ со случайным примесным потенциалом в- кристаллической решетке 121 приводит кобразованию бозе-конденсата ЗБГ в конечном магнитном поле, являтимемся верхним критическим полем Нс2.В этой же работе была вычислена температурная зависимость Нс2 в "грязном" пределе.
Цель настоящей работы состояла в исследовании поведения ЗБГ в сильном магнитном поле и расчете верхнего критического шля Нс2 биполяронного сверхпроводника в случае короткодействующего потенциала взаимодействия между частицами.
Соответственно, были поставлены следующие основные задачи:
-
Вычисление собственно-энергетической части бозонноя функции Грина в квантующем магнитном поле в нормальной фазе вблизи температуры бозе-конденсации. Расчет температурной зависимости верхнего критического магнитного поля Нс2 разреженного ЗБГ.
-
Разработка методов исследования термодинамических свойств биполяронного гамильтониана в квантующем магнитном поле в нормальной фазе при произвольной концентрации частиц.
-
Вычисление собственно-энергетической части биполягюнной функции Грина в квантующем-магнитном поле в нормальной фазе вблизи температуры бозе-конденсации. Расчет температурной зависимости верхнего критического поля Нс2 биполяронного сверхпроводника.
-
Расчет угловой зависимости верхнего критического поля Нс2 и зависимости Нс2 от давления. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов, полученных для ряда металлооксидных сверхпроводников.
Научная новизна
-
Впервые решена задача о конденсации заряженных бозонов в присутствии магнитного шля. Найден энергетический спектр ЗБГ для случая короткодействующего потенциала взаимодействия бозонов в квантующем магнитном поле.; вблизи температуры' бозе-конденсации при малых значениях газового параметра.
-
Рассчитаны температурные зависимости верхних критических магнитных полей Яе2(Т) разреженного ЗБГ и биполяронного сверхпроводника при произвольной концентрации частиц.
-
Качественно и количественно описаны экспериментальные температурные, и угловые зависимости Нс2(Т), а также зависимость Не2(Т) от давления в металлсюксидных ВТСЛ.
Практическая значимость Разработан метод вычисления термодинамических параметров системы локальных пар (биполярпонного сверхпроводника) а квантующем магнитном поле в нормальной фазе. Показано, что теория биполяронов малого радиуса количественно и качественно описывает наблюдаемые в ВТСП температурные и угловые зависимости Нс2, а также поведение Не2 при изменении давления.
Основные защищаемые положения
I. Впервые решена задача о конденсации заряженных бозонов в присутствии магнитного поля. Найден энергетический спектр 3BF для случая короткодействующего потенциала взаимодействия бозонов в квантующем магнитном поле вблизи температуры бозв-конденсации при малых значениях газового параметра'. Определены границы применимости разработанного метода расчета энергетического спектра. 2.. Показано, что система биполяронов может быть описана с помощью эквивалентного бозевского гамильтониана при любых концентрациях частиц. В случае пространскгввнно-однородного состояния би-поляронного сверхпроводника вычислены температурная и угловая зависимость Не2. Также получена зависимость Нс2(Т) от концентрации биполяронов.
3. Качественно и количественно описаны эксперименты по измерению температурной зависимости Кс2(Т) и зависимости Нс2(Т) от давления в ряде металлооксидных сверхпроводников.
Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались на научной конференции МИФИ (1990 г.),.ИХ конференции по физике низких температур (г. Брайтон, Великобритания, 1990 Г.), XIV Международной конференции по криогенным материалам (г.Киев, 1992 г.).
Публикации По результатам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения и списка литературы. Работа изложена на 125 страницах и содержит 21 рисунок, 2 таблицы и 144 библиографические ссылки.
