Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Верхнее критическое поле и транспортные свойства нормального состояния в системах YBa2 Cu3 O6+x и K x Ba1-x BiO3 с различными уровнями допирования

Диссертация: Верхнее критическое поле и транспортные свойства нормального состояния в системах YBa2 Cu3 O6+x и K x Ba1-x BiO3 с различными уровнями допирования
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Обнаружено отрицательное магнетосопротивление (ОМС) в объемном макроскопически неоднородном сверхпроводнике (керамике КсШагСизОб+х, гранулированном сплаве СаЯЬ), обусловленное тем, что проводимость контролируется одночастичным туннелированием между сверхпроводящими кластерами. Обнаружена положительная кривизна температурной зависимости верхнего критического поля оптимально допированных… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обзор литературы
    • 1. 1. Фазовая диаграмма сверхпроводника II-го рода
    • 1. 2. Нс2(Т) в модели БКШ. V
    • 1. 3. Экспериментальные результаты г^, из.1ере^Йю*ЯС2(Г)
    • 1. 4. Теоретические модели, описывающие Нс2{Т) в ВТСП
  • 2. Методика эксперимента
    • 2. 1. Образцы
      • 2. 1. 1. Сплав ваБ
      • 2. 1. 2. К^Ва^ВЮз
      • 2. 1. 3. ВТСП системы
    • 2. 2. Методики измерений
      • 2. 2. 1. Измерение сопротивления
      • 2. 2. 2. Измерение динамической магнитной восприимчивости
      • 2. 2. 3. Получение низких температур и магнитного поля
  • 3. Магнетосопротивление неоднородных сверхпроводников
  • 4. Нормальное сопротивление в УВа2Си306±1- при низкой температуре
  • 5. Температурная зависимость верхнего критического поля Нс
    • 5. 1. К^Ва^ВЮз
    • 5. 2. УВа2Си306+з

Верхнее критическое поле и транспортные свойства нормального состояния в системах YBa2 Cu3 O6+x и K x Ba1-x BiO3 с различными уровнями допирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Работа посвящена изучению поведения верхнего критического поля Нс2(Т) в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТС11). Этот параметр является важной характеристикой сверхпроводника и сообщения о его необычном поведении в ряде ВТСП [1, 2, 3, 4, 5] вызывают живой интерес. Непосредственное измерение Нс2(Т) на оптимально дотированных1 материалах практически невозможно из-за очень больших величин магнитных полей, поэтому в исследованиях общепринято используются •'низкотемпературные" ВТСП — не оптимально дотированные ВТСП, либо вещества, входящие по структуре и составу в то же семейство, но обладающие относительно низкими температурами сверхпроводящего перехода. Имеющиеся на сегодняшний день экспериментальные данные противоречивы, так как наряду с сообщениями о необычных, кардинально отличающихся от предсказаний теории БКШ, свойствах Нс2(Т), полученного по результатам измерений сопротивления, есть и противоположные свидетельства, основанные как на таких же резистивных [6], так и на калориметрических [7] экспериментах. Кроме того, высказываются сомнения в том, что точка перехода, измеренная по сопротивлению, соответствует верхнему критическому полю, а не плавлению вихревой решетки или линии необратимости. Такая экспериментальная неопределенность требует дополнительных исследований. В данной работе нами исследовано Нс2(Т) в монокристаллах УВа2Си3Об+г с пониженным допированием и в монокристаллах К^Ва^ВЮз.

Исследования Нс2(Т) потребовали изучения некоторых свойств нормального состояния материала, в частности, характера изменения сопротивления с температурой и влияния макронеоднородностей на свойства образца. При подавлении сверхпроводимости путем.

Химический термин «допирование» означает, вообще говоря, введение или содержание в веществе примеси, добавки, и по значению совпадает с легированием. Однако, применительно к ВТСП, обозначает изменение концентрации носителей, которое может достигаться как изменением химического состава, так и другими способами. Соответственно, «оптимально допированный» материал содержит некоторое оптимальное число носителей, обеспечивающее максимальную температуру сверхпроводящего перехода в своем классе веществ- «недодопированный» материал имеет концентрацию носителей меньше, а «пере-допированный» больше «оптимальной». понижения степени допирования ВТСП материалы приближаются к переходу в диэлектрическую фазу. Нормальное состояния ВТСП в этой области изучено недостаточно хорошо, однако, имеются свидетельства о том, что оно обладает необычными свойствами и отличается от ферми-жидкости [8]. Нами было произведено исследование температурных зависимостей нормального сопротивления образцов УВа2Си30б+ж с очень низкими Тс и вообще несверхпроводящихрезультаты использовались при измерении Нс2(Т). Также на основании полученных данных мы затронули вопрос о существовании металлического несверхпроводящего УВа2Си30б+х.

Вопрос о неоднородностях макроскопического масштаба был исследован на примере аморфизирующегося сплава СаБЬ и ВТСП-керамики ШВа2СизОб±г вблизи перехода в диэлектрическую фазу.

Работа организована следующим образом:

В главе 1 дан обзор литературы, касающейся вопросов, связанных с верхним критическим полем, в том числе фазовой диаграммы сверхпроводника второго рода, Нс2(Т) в модели БКШ, экспериментальных данных по ВТСП и теоретических моделей, предложенных для их объяснения.

Глава 2 посвящена описанию экспериментальных методик, использованных в работе. В разделе 2.1 описаны образцы и способы их подготовки к измерениямв разделе 2.2 — собственно процедуры измерения.

В главе 3 собраны результаты изучения сверхпроводящего отклика в макроскопически неоднородных образцах.

В главе 4 рассматриваются результаты изучения температурных зависимостей сопротивления в УВа2Си30б+х в нормальном состоянии вблизи перехода металл-диэлектрик.

Глава 5 содержит основные результаты работы — измерения Нс2(Т) в УВа2Си306+г и КгВа1гВ10з и их обсуждение.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Обнаружено отрицательное магнетосопротивление (ОМС) в объемном макроскопически неоднородном сверхпроводнике (керамике КсШагСизОб+х, гранулированном сплаве СаЯЬ), обусловленное тем, что проводимость контролируется одночастичным туннелированием между сверхпроводящими кластерами.

2. Показано, что температурные зависимости сопротивления в нормальном состоянии высокотемпературных сверхпроводников с низким уровнем допирования, близким к критическому, могут быть интерпретированы в рамках скейлинговой гипотезы вблизи перехода металл-диэлектрик без привлечения моделей маргинальных жидкостей.

3. Получены свидетельства того, что в системе УВа2Си30б+амежду диэлектрической и сверхпроводящей областью существует металлическое несверхпроводящее состояние с шириной по содержанию кислорода Ах «0.025.

4. Обнаружена положительная кривизна температурной зависимости верхнего критического поля оптимально допированных монокристаллов К^Ва^^ВЮз и недодопиро-ванных монокристаллов УВа2СизОб±г во всем температурном диапазоне, как вблизи Тс, так и при низких температурах.

5. Показано, что у монокристаллов УВа2Си3Об+ж с различными уровнями допирования в области Тс < 30 К функции Нс2(Т) следуют универсальной зависимости и отличаются только масштабом по осям Н и Т.

Содержание диссертации опубликовано в работах.

1. В. Ф. Гантмахер, В. Н. Зверев, В. М. Теплинский, ПЭ. Цыдынжапов, О. И. Баркалов, «Аномальный сверхпроводящий отклик и безактивационное туннелирование в высо-корезистивных метастабильных состояниях СаЗЬ.» ЖЭТФ 104, 3217 (1993).

2. V.F. Gantmakher, L.A. Klinkova, N.V. Barkovskii, G.E. Tsydynzhapov, S. Wiegers and A.K. Geim, «Positive curvature in the temperature dependence of Hc2 in К^Ва^^ВЮз.'» Physical Review B, 54, 61−33 (1996).

3. В. Ф. Гантмахер, B.B. Синицын, Г. Э. Цыдынжапов, H.A. Дорошенко, В. П. Дьяконов. «Транспортные свойства керамики ШВагСизОв+^У края сверхпроводящей области при уменьшении концентрации носителей за счет разупорядочения кислорода в плоскостях СиО*.» Письма в ЖЭТФ, 65, 475 (1997).

4. V.F. Gantmakher, L.P. Kozeeva, A.N. Lavrov, D.A. Pushin, D.V. Shovkun and G.E. Tsydynzhapov, «Low-temperature resistivity of single crystals УВагСизОб+аДп the normal state.» Письма в ЖЭТФ, 65, 834 (1997).

5. В. Ф. Гантмахер, Г. Э. Цыдынжапов, Л. П. Козеева и ATI. Лавров «Резистивный переход и верхнее критическое поле в УВа2Си30б+гс пониженным допированием.» ЖЭТФ. 115, 268 (1999).

В заключении я хочу выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю В. Ф. Гантмахеру за поддержку, руководство и науку, а особенно — за проявленное терпение. Я очень благодарен всем сотрудникам ЛЭК и ЛКТ ИФТТ, всем, кто давал мне советы и помогал в работе, особенно В. Н. Звереву, В. Т. Долгополову, М. В. Голубкову, А. Н. Лаврову и Л. А. Клинковой.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.P.Mackenzie. S.R.Julian. G.G.Lonzarich et ai. Phys. Rev. Lett. 71, 1238 (1993).
  2. M.S.Osofsky, R.J.Souleii.Jr., S.A.Wolf tt aL Pliys. Rev. Lett. 71, 2315 (1993).
  3. M.Affronte. J.Marcus. C'.Escribe-Filippine et ai. Phys. Rev. В 49, 3502 (1994).
  4. D.D.Lawrie, J.P.Franck, J.R.Beamish et ai. J. Low Temp. Phys. 107, 491 (1997).
  5. Y.Dalichaouch. B.W.Lee. С.L.Seaman, J.T.Markert. and M.B.Maple, Phys. Rev. Lett. 64. 599 (1990).
  6. С.И. Веденеев. Российская школа по сверхпроводимости, Черноголовка, 1998 г.
  7. A. Carrington, А.P. Mackenzie and A.W. Tyler, Phys. Rev. В 54, R3788 (1996)
  8. Y. Ando, G.S. Boebinger. A. Passner et a/., Phys. Rev. Lett. 75, 4662 (1995) — Y. Ando. G.S. Boebinger, A. Passner et al. Journ. Low Temp. Phys. 105, 867 (1996).
  9. E.M. Лифшиц, Л.П. ПитаевскийСтатистическая физика. ч.2, Москва: Наука, 1978 г. § 26, стр.131−132.
  10. G.Blatter, M.V.Feigelman, V.B.Geslikenbein, V.M.Vinokur Rev. Mod. Phys. 66, 1125 (1994).
  11. A. Schilling, R.A. Fisher, N.E. Phillips et al., Nature 382, 791 (1996) — U.Welp. J.A. Fendrich, W.K. Kwok et a/., Phys. Rev. Lett. 76, 4809 (1996): A. Schilling. R.A. Fisher, N.E. Phillips et al., Physica. С 282−287, 327 (1997).
  12. M.P. Fisher, G. Grinstein and S.M. Girvin, Phys. Rev. Lett. 64, 587 (1990)
  13. S.Ullah and A.T.Dorsey. Phys. Rev. В 44, 262 (1991).
  14. E. Helfand and N.R. Werthamer, Phys. Rev. Lett. 13. 686 (1964)
  15. N.R.Werthamer, E. Helfand, and C. Hohenberg, Phys. Rev. 147, 295 (1966).
  16. Rieck, J. Low Temp. Phys., 84 381 (1991)
  17. R. Radebaugh and P.H. Keesum, Phys. Rev. 149, 217 (1966)
  18. D.E. Prober, R.E. Schwall and R.M.Beasley, Phys. Rev. В 21, 2717 (1980)
  19. R.A. Klemm, A. Luther and R.M. Beasley. Phys. Rev. В 12, 877 (1975)
  20. E. Gogu, D Schweitzer and H.J. Keller. Physica С 153−155, 491 (1988)
  21. К. Oshima, H. Urayama, H. Yamochi and G. Saito, Physica С 153−155. 1148 (1988)
  22. Y. Yeshurun and A.P. Malozemoff, Phys. Rev. Lett. 60, 2202 (1988) — A.P. Malozemoff. Т.К. Worthington, Y. Yeshurun et. al. Phys. Rev. В 38. 7203 (1984)
  23. A.S. Alexandrov, V.N. Zavaritsky, W.Y. Liang and P.L. Nevsky, Phys. Rev. Lett. 76, 9 831 996)
  24. S.V. Shulga, S.L. Drechsler, G. Fuchs et al. Phys. Rev. Lett. 80, 1730 (1998) — J. Feudenberger, S.L. Drechsler, G. Fuchs et al. Physica С 306, 1 (1998)
  25. A.S. Alexandrov, W.H. Beere, V.V. Kabanov and W.Y. Liang, Phys. Rev. Lett. 79, 15 511 997)
  26. V.B. Geshkenbein, L.B. Ioffe, A.J. Millis, cond-mat/9 801 059
  27. J. Bardeen and M.J. Stefen, Phys. Rev. 140, 1197 (1965)
  28. Yu.N.Ovchinnikov and V.Z.Kresin, Phys. Rev. В 54, 1251 (1996):Y.N. Ovchinnikov and V.Z. Kresin, J. Supercond. 10, 257 (1997).
  29. V.Z.Kresin, Yu.N.Ovchinnikov, S. Wolf and A. Bill, Российская школа no сверхпроводимости, Черноголовка, 1998 г.
  30. B.Spivak and Fei Zhou, Phys. Rev. Lett. 74, 2800 (1995)
  31. A.S.Alexandrov and N.F.Mott, Rep.Prog.Phys. 57, 1197 (1994)
  32. A.S.Alexandrov, Phys. Rev. В 48, 10 571 (1993).
  33. A.A.Abrikosov, Phys. Rev. В 56, 446 (1997)
  34. A.A.Abrikosov, Phys. Rev. В 56. 5112 (1997)
  35. E.G. Ponyatovsky and 0.1. Barkalov, Mat.Sci.Rep. 8, 147 (1992)
  36. И.Т. Велаш, В. Ф. Дегтярева, Е. Г. Понятовкский и В. И. Рашчупкин, Физ.Тв.Тела (Ленинград), 29, 1788 (1987).
  37. E.G. Ponyatovsky, I. T Belash and O.I. Barkalov, .J.Non Cryst.Sol. 117/118, 697 (1990).
  38. В.Ф. Гантмахер, С. Э. Еснпов и B.M. Теплинский, ЖЭТФ 97, 373 (1990).
  39. Е.А. Бренер и В. И. Марченко, Письма в ЖЭТФ 56, 381 (1992).
  40. S. Pei, J.D. Jorgensen, В. Dabrovvski et al., Phys. Rev. В 41, 4126 (1990)
  41. L.A.Klinkova, N.V.Barkovskii, S.A.Zverkov and D.A.Gusev, Superconductivity 7. 1437 (1994)
  42. H.Shaked, B.W.Veal. .J.Faber.jr. et al. Phys. Rev. В 41, 4173 (1990)
  43. H.Lutgemeier. S.Schmenn. P. Meuffels et al., Physica С 267, 191 (1990)
  44. A.N.Lavrov and L.P.Kozeeva, Physica С 248, 365 (1995).
  45. G.T.Seidler, T.F.Rosenbaum, D.L.Beinz et al. Physica С 183, 333 (1991).
  46. A.N.Lavrov and L.P.Kozeeva, Physica С 253, 313 (1995).
  47. W.H.Fietz, R. Quenzel, H.A.Ludwig et al., Physica С 270, 258 (1996)
  48. A.H. Головашкин, А. В. Гуденко, Л. Н. Жерихина et al., ЖЭТФ 106, 297 (1994)
  49. С.И. Дорожкин, Г. В. Мерзляков, В. Н. Зверев, ПТЭ #2, с. 165, (1996)
  50. Л.Н. Булаевский, С. В. Панюков и М. В. Садовсксий, ЖЭТФ 92, 672 (1987)
  51. R.C. Dynes, J.P. Carno and J.M. Rowell, Phys. Rev. Lett. 40, 479 (1978)
  52. M.W. Young, J.M.D.Thomas, C.J. Adkins and J.W. Tate, J. Physique 39 C6 448 (1978)
  53. C.J. Adkins, J.M.D. Thomas and M.W. Young, J. Phys. С 13, 3427 (1980)
  54. C.M. Falco, W.H. Parker. S.E. Trullinger and P.K. Hansma, Phys. Rev. В 10, 1865 (1974)
  55. В. Abeles, Ping Sheng, M.C. Coults, and Y. Arie, Adv. Phys. 24, 407 (1975)
  56. V. Ambegaokar and A. Baratofr, Phys. Rev. Lett. 10- 486 (1963)
  57. Т. Ван Дузер, Ч. У. Тернер Физические основы сверхпроводящих устройств и цепей. Москва, 1984.
  58. В.Н. Зверев и В. Ф. Гантмахер, ЖЭТФ 110, 227 (1996)
  59. I.S. Beloborodov and K.B. Efetov. Phys. Rev. Lett. 82, 3332 (1999)
  60. В.Ф. Гантмахер, В. Н. Зверев, В. М. Теплинский и О. И. Баркалов, ЖЭТФ 105, 423 (1994)
  61. М. Watanabe, Н. Shimada. S. Kobavashi. and Y. Ootuka. J. Phys. Soc. Japan 66. 1119 (1997)
  62. C.M. V’arma. P.B. Littlevvood. S. Schmitt-Rink et al. Phys. Rev. Lett. 63, 1996 (1989)
  63. G. Kotliar. E, Abrahams. A.E. Ruckensteiu el al. Europhvs. Lett. 15, 655 (1991).
  64. E. Abrahams. P. W Anderson. D.C. I. icvardello and T.Y. Ramakrishnan, Phys. Rev. Lett. 42, 673 (1979)
  65. Y.Imry, J.Appl.Phys. 52. 1817 (1981)
  66. B.L.Altshuler and A.G.Aronov, in: Electron-Electron Interactions in Disordered Systems. ed. by A.L.Efros and M. Pollak (North-Holland, Amsterdam, 1985) p. l
  67. N.F.Mott. Metal-Insulator transitions. 2nd ed. (Taylor and Fransis, London, 1990)
  68. B.I.Shklovskii and A.L.Efros, Electronic Properties of Doped Semiconductors, (Springer. Berlin, 1984)
  69. V.F.Gantmakher, V.N.Zverev, V.M.Teplinskii, and O.I.Barkalov, JETP 76, 714 (1993)
  70. N.Hamada, S. Massidda, and A.J.Freeman, Phys.Rev. В 40, 4442 (1989).
  71. L.G. Aslamasov, A.I. Larkin, Phys. Lett. A, 35, 542 (1968)
  72. K. Maki, Progr. Theor. Phys. 39, 897: 40, 193 (1968) — R.S. Thompson, Phys. Rev. В 1. 327 (1970)
  73. W.E. Lowrence and S. Doniach, в Proceedings of the Twelfth International Conference on Low Temperature Physics, Kyoto, 1970 edited by E. Kanada (Keigaku, Tokyo, 1970). p.361.
  74. T.A.Friedman", J.P.Rice. J. Giapintzakis, and D.M.Ginsberg, Phys. Rev. B 39, 4258 (1989).
  75. S.B.Han, C.C.Alrnasan, M.C.de Andrade, et a/., Phys. Rev. B 46, 14 290 (1992).
  76. M.A.Crusellas, J. Fontcuberta, and S. Pihol, Physica C 213, 403 (1993).
  77. B.Ivvasaki. S.Inaba. K. Sugioka et «/., Physica C 290. 113 (1997)
  78. V.F.Gantmakher, L.A.Klinkova, X.V.Barkovskii et a!., Phys. Rev. B 54, 6133 (1996).
  79. K.E.Gray, D.B.Kim. BAY. Veal, et al. Phys. Rev. B 45, 10 071 (1992).
  80. J.L. Smith. J.S. Brooks. C'.M. Fowler ti al. J. Low Temp. Phys. 95. 75 (1994)
  81. J.D. Goettee, J.S. Brooks. W.J. Skocpol et al., Physica C 194−196, 1805 (1994)
  82. A.S. Dzurak, B.E. Kane. R.G. Clark el al. Phys. Rev. B 57, 14 084 (1998)
  83. J.L. O’Brien, H. Nakagawa. A.S. Dzurak d al. cond-mat/9 901 341
Заполнить форму текущей работой

На отлично!