Физика низких температур, 2016, № 10

О возможности повышения критической температуры высокотемпературных сверхпроводников на основе синтеза новых классов ВТСП соединений

Fri, 01 Jan 2016 00:00:00 GMT

О возможности повышения критической температуры высокотемпературных сверхпроводников на основе синтеза новых классов ВТСП соединений Савченко, А.М.; Савченко, М.А. Рассматривается эффект обменного усиления эффективного электрон-фононного взаимодействия в высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) системах и определяется верхняя граница применимости квазилинейных уравнений. Описано спин-фононное взаимодействие в ВТСП фазе. Показано, что, если резонансное значение волнового вектора krez << pF, применение квазилинейных уравнений оправдано, так как krez порядка обратной корреляционной длины kс, которая, в свою очередь, не превышает обратную длину когерентности (т.е. kс << pF). Таким образом, квазилинейная теория ВТСП позволяет корректно вычислять Тс для случаев, когда параметр спин-фононной связи ξ >> 1, и определять характеристики синтеза новых ВТСП материалов с более высокой Тс.; Розглядається ефект обмінного посилення ефективної електрон-фононної взаємодії в високотемпературних надпровідних (ВТНП) системах і визначається верхня межа застосовності квазілінійних рівнянь. Описано спін-фононну взаємодію в ВТНП фазі. Показано, що, якщо резонансне значення хвильового вектора krez << pF, застосування квазілінійних рівнянь є виправданим, тому що krez є порядку оберненої кореляційної довжини kс, яка, в свою чергу, не перевищує обернену довжину когерентності (тобто kс << pF). Таким чином, квазілінійна теорія ВТНП дозволяє коректно обчислювати Тс для випадків, коли параметр спін-фононного зв'язку ξ >> 1, і визначати характеристики синтезу нових ВТНП матеріалів з більш високою Тс.; The effect of exchange enhancement of electron-phonon interactions in high-temperature superconductor (HTSC) systems is examined and an upper bound is determined for applicability of the quasilinear equations. The spin-phonon interaction in the HTSC phase is described. It is found that if the resonance wave vector k rez >> pF, then use of the quasilinear equations is justified, since k rez is on the order of the inverse correlation length kc which, in turn, does not exceed the inverse coherence length (i.e., kc << pF). Thus, the quasilinear calculation of Tc is correct when the spin-phonon coupling parameter ξ >> 1 and can be used to determine the synthesis characteristics for new HTSC materials with higher Tc.

Одноканальная диффузия ионов кислорода в соединении YBa₂Cu₃O₇−x

Fri, 01 Jan 2016 00:00:00 GMT

Одноканальная диффузия ионов кислорода в соединении YBa₂Cu₃O₇−x Бойко, Ю.И.; Богданов, В.В.; Хаджай, Г.Я.; Савич, С.В.; Вовк, Р.В. Обсуждаются экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что процесс допирования ионами кислорода кристаллов соединения YBa₂Cu₃O₇−x при x > 0,65 (тетрагональная фаза) с увеличением времени термообработки характеризуется двумя, существенно отличающимися по кинетике, этапами. На первом этапе (начальная стадия отжига) внедрение ионов кислорода происходит ускоренно с энергией активации приблизительно 0,4 эВ. Второй этап (заключительная стадия отжига) характеризуется значительно меньшей скоростью транспорта ионов кислорода с энергией активации порядка 1 эВ. Проведен анализ кинетических закономерностей процесса допирования кислородом по изменению величины электрического сопротивления исследуемого соединения со временем. Показано, что ускоренный транспорт ионов кислорода на начальной стадии процесса внедрения может осуществляться вдоль одномерных скоплений нестехиометрических вакансий в режиме одноканальной диффузии. Заключительный этап внедрения ионов кислорода в исследуемое соединение описывается обычным классическим механизмом диффузии.; Обговорюються експериментальні дані, які свідчать про те, що процес допування іонами кисню кристалів сполуки YBa₂Cu₃O₇−x при x > 0,65 (тетрагональна фаза) зі збільшенням часу термообробки характеризується двома етапами, що істотно відрізняються один від одного. На першому етапі (початкова стадія відпалу) проникнення іонів кисню відбувається прискорено з енергією активації приблизно 0,4 еВ. Другий етап (заключна стадія відпалу) характеризується значно меншою швидкістю транспорту іонів кисню з енергією активації порядку 1 еВ. Проведено аналіз кінетичних закономірностей процесу допування киснем за зміною величини електричного опору досліджуваної сполуки з часом. Показано, що прискорений транспорт іонів кисню на початковій стадії процесу проникнення може здійснюватися уздовж одновимірних скупчень нестехіометричних вакансій в режимі одноканальної дифузії. Заключний етап проникнення іонів кисню в досліджувану сполуку описується звичайним класичним механізмом дифузії.; This paper discusses experimental data which show that with increasing thermal processing time, oxygen doping of crystals of YBa₂Cu₃O₇−x with x > 0.65 (tetragonal phase) is characterized by two stages with substantially different kinetics. In the first (initial annealing) stage, oxygen ions enter at a faster rate with an activation energy of approximately 0.4 eV. The second (end of annealing) stage is characterized by significantly slower transport of oxygen ions with an activation energy on the order of 1 eV. The kinetics of the oxygen doping process is analyzed in terms of the time variation in the electrical resistance of the compound. It is shown that the faster transport of oxygen ions in the initial stage of the implantation process can take place along one-dimensional nonstoichiometric vacancies in a single-file diffusion mode. The final stage of oxygen ion implantation in this compound is described by an ordinary classical diffusion mechanism.

Исследование псевдощелевого состояния в Bi₂Sr₂CaCu₂Ox и Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy ВТСП материалах

Fri, 01 Jan 2016 00:00:00 GMT

Исследование псевдощелевого состояния в Bi₂Sr₂CaCu₂Ox и Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy ВТСП материалах Алиев, В.М.; Мамедова, А.Н.; Рагимов, С.С.; Селим-заде, Р.И.; Таиров, Б.А. Изучено влияние замещения кальция цинком на транспортные свойства системы BiSrCaCuO-2221. Показано, что критические температуры Тс образцов Bi₂Sr₂CaCu₂Ox (В1) и Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy (В2) близки (81 К и 80,72 К). Однако удельное сопротивление ρ образца Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy заметно возрастает, и отношение ρВ2 /ρВ1 ≈ 10 при 100 К. В рамках модели локальных пар рассмотрен механизм образования избыточной проводимости в Bi₂Sr₂CaCu₂Ox и Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy с учетом теории Асламазова–Ларкина вблизи Тс. Определена температура Т0 перехода от 2D флуктуационной области к 3D области (т.е. температура 2D–3D кроссовера). Рассчитаны длины когерентности флуктуационных куперовских пар вдоль оси с, ξс(0). Показано, что замещение Са на Zn приводит к уменьшению ξс(0) почти в 1,5 раза (соответственно 4,8 Å и 3,3 Å), а также к сужению как области существования псевдощели, так и области сверхпроводящих флуктуаций вблизи Тс. Определены температурная зависимость псевдощели Δ* (Т) и значения Δ* (Тс). Увеличение ρ, его специфическая температурная зависимость и значительное уменьшение Т* в образце В2 указывают на разрушение локальных пар при высоких температурах, т.е. на подавление псевдощели при допировании Zn.; Вивчено вплив заміщення кальцію цинком на транспортні властивості системи BiSrCaCuO-2221. Показано, що, критичні температури Тс зразків Bi₂Sr₂CaCu₂Ox (В1) та Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy (В2) близькі (81 К та 80,72 К). Проте питомий опір ρ зразка Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy помітно зростає, і відношення ρВ2 /ρВ1 ≈ 10 при 100 К. У рамках моделі локальних пар розглянуто механізм утворення надмірної провідності у Bi₂Sr₂CaCu₂Ox та Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy з урахуванням теорії Асламазова–Ларкіна біля Тс. Визначено температуру Т0 переходу від 2D флуктуаційної області до 3D області (тобто температуру 2D–3D кросовера). Розраховано довжини когерентності флуктуаційних куперівських пар уздовж осі с, ξс(0). Показано, що заміщення Са на Zn призводить до зменшення ξс(0) майже в 1,5 рази (відповідно 4,8 Å и 3,3 Å), а також до звуження як області існування псевдощілини, так і області надпровідних флуктуацій біля Тс. Визначено температурну залежність псевдощілини Δ* (Т) та значення Δ* (Тс). Збільшення ρ, його специфічна температурна залежність та значне зменшення Т* в зразку В2 вказують на руйнування локальних пар при високих температурах, тобто на пригнічення псевдощілини при допуванні Zn.; We examine the effect of replacing calcium by zinc has on the transport properties of the BiSrCaCuO-2221 system. It is shown that the critical temperatures Tc of the Bi₂Sr₂CaCu₂Ox(B1) and Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy(B2) samples are close (81 K and 80.72 K). However, the resistivity ρ of the Bi₂Sr₂ZnCu₂O y sample increases considerably, and the ratio ρ B₂/ρ B₁ ≈ 10 at 100 K. We use the local pair model to analyze the mechanism behind the formation of excess conductivity in Bi₂Sr₂CaCu₂Ox and Bi₂Sr₂ZnCu₂Oy(B2), with consideration of the Aslamazov-Larkin theory near Tc. We determined the temperature T₀ of the transition from the 2D fluctuation area to the 3D region (i.e., the 2D-3D crossover temperature). We calculated the coherence length of the fluctuation Cooper pairs along the c axis, ξ c(0). It is shown that substituting Zn for Ca reduces ξ c(0) by almost 1.5 times (4.8 Å and 3.3 Å, respectively), and also leads to a narrowing of both the pseudogap region and the superconducting fluctuation area near Tc. We determined the temperature dependence of the pseudogap Δ*T and Δ* ( Tc). The increase of ρ, its specific temperature dependence and the significant decrease of T* in sample B2, all point to the destruction of local pairs at all high temperatures, i.e., to the suppression of the pseudogap by Zn doping. Remove selected

Fluctuation conductivity due to the preformed local pairs

Fri, 01 Jan 2016 00:00:00 GMT

Fluctuation conductivity due to the preformed local pairs Domański, T.; Barańska, M.; Solovjov, A.L. We investigated the properties of a system where the itinerant electrons coexist and interact with the preformed local pairs. Using the nonperturbative continuous unitary transformation technique we show that Andreev-type scattering between these charge carriers gives rise to the enhanced diamagnetic response and is accompanied by appearance of the Drude peak inside the pseudogap regime ω ≤ 2Δpg . Both effects are caused by the short-range superconducting correlations above the transition temperature Tc. In fact, the residual diamagnetism has been detected by the torque magnetometry in the lanthanum and bismuth cuprate superconductors at temperatures up to ~1.5 T c. In this work we show how the superconducting correlations can be observed in the ac and dc conductivity. Remove selected