Флуктуационная проводимость в сверхпроводящем соединении Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy

Abstract

Проведено исследование влияния частичного замещения Bi на Pb на механизм избыточной проводимо-сти в поликристаллах Bi–Sr–Ca–Cu–O. Установлено, что частичное замещение Bi на Pb приводит к повы-шению критической температуры образца Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy (В2) по сравнению с Bi²Sr²CaCu²Ox (В1) (соответственно Тс (В2) = 100,09 К и Тс (В1) = 90,5 К). При этом удельное сопротивление ρ образца В2 в нормальной фазе по сравнению с В1 уменьшается почти в 1,5 раза. Механизм образования избыточной проводимости в купратных ВТСП Bi²Sr²CaCu²Ox и Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy рассмотрен в рамках модели локальных пар 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 значения длины когерентности ξс(0) вдоль оси с флуктуационных куперовских пар. Показано, что частичное замещение Bi на Pb в системе Bi–Sr–Ca–Cu–O приводит к уменьшению ξс(0) в 1,3 раза (соответственно 4,205 и 3,254 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), а также оценены температуры Тm, отвечающие максимуму температурной зависимости псевдощели в этих материалах. Максимальные значения величины псевдощели в образцах В1 и В2 составляют соответственно 61,06 и 38,18 мэВ.

Проведено дослідження впливу часткового заміщення Bi на Pb на механізм надлишкової провідності в полікристалах Bi–Sr–Ca–Cu–O. Встановлено, що часткове заміщення Bi на Pb призводить до підвищення критичної температури зразка Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy (В2) в порівнянні з Bi²Sr²CaCu²Ox (В1) (відповідно Тс (В2) = 100,09 К і Тс (В1) = 90,5 К). При цьому питомий опір ρ зразка В2 в нормальній фазі в порівнянні з В1 зменшується майже в 1,5 рази. Механізм утворення надлишкової провідності в купратних ВТНП Bi²Sr²CaCu²Ox та Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy був розглянутий в рамках моделі локальних пар з урахуванням теорії Асламазова–Ларкіна поблизу Тс. Визначено температуру Т0 переходу від 2D флуктуаційної області до 3D області (тобто температура 2D–3D кросовера). Розраховано значення довжини когерентності ξс(0) уздовж осі с флуктуаційних куперівських пар. Показано, що часткове заміщення Bi на Pb в системі Bi–Sr–Ca–Cu–O призводить до зменшення ξс(0) в 1,3 рази (відповідно 4,205 та 3,254 Å), а також до звуження як області існування псевдощілини, так і області надпровідних флуктуацій поблизу Тс. Визначено температурну залежність псевдощілини Δ*(Т) і значення Δ*(Тс), а також оцінено температури Тm, що відповідають максимуму температурної залежності псевдощілини в цих матеріалах. Максимальні значення величини псевдощілини в зразках В1 та В2 складають відповідно 61,06 та 38,18 меВ.

The influence of the partial substitution of Bi by Pb on the mechanism of excess conductivity in the Bi–Sr– Ca–Cu–O system is studied. It was found that partial substitution of Bi for Pb leads to an increase in the critical temperatures of the sample Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy (B2) in comparison with Bi²Sr²CaCu²Ox (B1) (Tc(B2) = = 100.09 K and Tc (B1) = 90,5 K, respectively). Simultaneously, the resistivity ρ of Bi1.7Pb0.3Sr2Ca2Cu3Oу in the normal state decreases and is a factor of ≈ 1.5 smaller than that found for Bi2Sr2CaCu2Ox. The mechanism of formation of excess conductivity in cuprate HTSC Bi²Sr²CaCu²Ox and Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy was considered within the framework of the local pair model with allowance for the Aslamazov–Larkin theory near Tc. The temperature T0 of the transition from the 2D fluctuation region to the 3D region (i.e., the temperature of the 2D–3D crossover) is determined. The values of the coherence length ξс(0) along the c axis of the fluctuating cooper pairs are calculated. It is shown that the partial substitution of Bi for Pb in the Bi–Sr–Ca–Cu–O system leads to a 1,3-fold decrease in ξс(0) (4.205 and 3.254 Å, respectively), and also to shrinking of both the region of the pseudogap existence, and the region of superconducting fluctuations near Tc. The temperature dependence of the pseudogap Δ*(Т) and the value of Δ*(Tc) are determined, and the temperatures Тm, corresponding to the maximum on temperature dependences of pseudogap in these materials, are estimated. The maximum value of the pseudogap in the samples Bi²Sr²CaCu²Ox and Bi₁,₇Pb₀,₃Sr²Ca²Cu₃Oy is found to be 61.06 and 38.18 meV, respectively.