Анотація до роботи:

Соловйов А.Л. Флуктуаційна провідність і псевдощілина у високотемпературних надпровідниках. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за фахом 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. И. Вєркіна НАН України, 2007, Харків, Україна.

У дисертації представлені результати експериментальних досліджень флуктуаційної провідності й псевдощілини в сильно корельованих мідно-оксидних ВТНП. У рамках запропонованого підходу до аналізу флуктуаційної провідності у ВТНП вперше досліджена ФП у добре структурованих, але слабко допованих (Т_с @ 55 К) плівках YBCO і плівках із Т_с @ 80 К, у плівках YBCO зі штучно впровадженими дефектами, плівках YPrBCO та надгратках (НГ) YBCO-YPrBCO. Вперше виявлено МТ внесок у ФП добре структурованих плівок YBCO з різним змістом кисню та систем YPrBCO, спостережуваний в області двовимірних (2D) флуктуацій (Т>T₀). Показано, що поблизу Т_с ФП усіх без винятку ВТСП-систем визначається 3D-АЛ внеском. Як наслідок, при Т = Т₀ > Т_с виявлений чіткий розмірний кросовер МТ-АЛ (2D–3D) типу на залежностях '(T) YBCO плівок і НГ YBCO-YPrBCO. Причому для всіх зразків співвідношення скейлінгових множників в 3D і 2D температурних областях C* = C_3D/C_2D = (1,82±0,2). Цей результат дозволяє говорити про те, що в 2D області температур флуктуаційні пари є двовимірними й, як і нормальні носії, розташовані в CuO₂ площинах. Вперше показано, що для плівок YBCO без дефектів, але з різною щільністю носіїв заряду, (100 K) = (3,33 ± 0,03) 10^-13 с. Близьке значення (100 K) @ (4 ± 0,3) 10^-13 с отримано для плівок YPrBCO й для симетричних НГ YBCO-YPrBCO. Показано, що в системах YBCO довжина когерентності і Т_с зв'язані співвідношенням ~ 1/Т_с ~ 1/(0), і зростає зі зменшенням Тс. Встановлено, що величина параметра порядку (0) повинна зменшуватися при зменшенні допування. У той же час, експериментальні значення параметра (100K) лінійно зростають із ростом Т_с, що, швидше за все, також є фундаментальною властивістю YBCO систем.

Розроблено системний підхід до аналізу псевдощілини в мідно-оксидних ВТНП. У рамках запропонованого підходу отримано рівняння, що дозволяє адекватно описати залежність '(Т) всіх зразків, що досліджувалися, при Tc детально досліджені залежності *(Т) у плівках YBCO з різним змістом кисню та плівках Y_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-y. Показано, що в слабко допованих зразках YBCO *(Т) практично не залежить від температури. Виявлено максимум на залежностях *(Т) при Т = Т_m. Встановлено, що для всіх плівок YBCO максимум *(Т) спостерігається при тій же температурі Т_m @ 133 К, якій відповідає одне і теж значення довжини когерентності x_ab(T_m(Y)) @ 18 для всіх досліджених плівок YBCO. У той же час, у плівках YPrBCO температура максимуму Т_m(Pr) @ 110 К на ~ 23 К нижче, ніж Т_m(Y) і, відповідно, x_ab(T_m)(Pr) @ 45,2 , що в 2,5 рази більше, ніж в YBCO. Встановлено, що x_ab(T_m(Y))@ 18 це критичний розмір локальних пар у системах Y123, при перевищенні якого сильно зв'язані бозони, що підкоряються БЕК, трансформуються в куперівські пари, що підкоряються БКШ. Отриманий результат дозволяє говорити про експериментальне спостереження переходу БЕК-БКШ при зменшенні температури в системах із проміжною щільністю носіїв заряду.

Також вивчені властивості S-c-N контактів ВТСП нормальний метал, як на постійному струмі, так і у НВЧ полях. Ці дослідження дозволили вперше оцінити величину 2D(0)/kT_c = (5 5,5) для YBCO і з'ясувати роль ЕФВ у процесах надпровідного спарювання у ВТНП.

1. Розроблено новий підхід до аналізу флуктуаційної провідності '(T) у сильно корельованих мідно-оксидних ВТНП. У рамках цього підходу вперше досліджена ФП у слабко допованих (Т_с @ 55 К) плівках YBCO і плівках із Т_с @ 80 К, у плівках YBCO зі штучно впровадженими дефектами, плівках YPrBCO і надгратках YBCO- YPrBCO.

2. Вперше виявлено внесок Маки-Томпсона у ФП різних систем YBCO і YPrBCO, спостережуваний в області двовимірних (2D) флуктуацій (Т>T₀). Показано, що поблизу Т_с ФП усіх без винятку ВТНП-систем визначається 3D АЛ внеском. Як наслідок, при Т = Т₀ > Т_с виявлено чіткий розмірний кросовер МТ-АЛ (2D–3D) типу на залежностях '(T) YBCO плівок і надграток YBCO-YPrBCO.

3. Детально досліджена ФП на плівках YBCO з T_c @ 80 К. Показано, що чим ближче Тс до 80 К, тим сильніше придушується флуктуаційний механізм МТ типу, поступово заміщаючись ЛД механізмом. Найбільш імовірно, що таке поводження пов'язане з посиленням магнітної взаємодії в системах YBCO при Т_с 80 К.

4. Вперше виявлено, що для всіх зразків співвідношення скейлінгових множників в 3D і 2D температурних областях C* = C_3D/C_2D = (1,82 ± 0,2). Цей результат означає, що в 2D області температур флуктуаційні пари є двовимірними й, також як і нормальні носії, розташовані в CuO₂ площинах.

5. Показано, що для плівок YBCO без дефектів, але з різною щільністю носіїв заряду (100 K) = (3,33 ± 0,03) 10^-13 с. Близьке значення (100 K) @ 4 10^-13 с отримано для систем YPrBCO. Таким чином >> , що говорить про можливість існування довго живучих спарених станів в YBCO вище Т_с0.

6. Показано, що в системах YBCO довжина когерентності і Т_с також, як і в класичних надпровідниках, зв'язані співвідношенням ~ 1/Т_с ~ 1/(0), Відповідно величина параметра порядку (0) повинна зменшуватися при зменшенні допування. У той же час, експериментальні значення параметра (100K) лінійно зростають із ростом Т_с, що, швидше за все, також є фундаментальною властивістю YBCO систем.

7. Розроблено системний підхід до аналізу псевдощілини в мідно-оксидних ВТНП. У рамках цього підходу запропоновано рівняння, що дозволяє адекватно описати залежності '(Т) всіх зразків, що досліджувалися. На підставі аналізу експериментальних даних отримане рівняння для температурної залежності псевдощілини *.

8. Отримані й детально досліджені залежності *(Т) у таких плівках. Показано, що в слабко допованих зразках *(Т) практично не залежить від температури. Вперше виявлено максимум на залежностях *(Т) при Т = Т_m. Встановлено, що для всіх плівок YBCO максимум *(Т) спостерігається при тій же температурі Т_m @ 133 К, якої відповідає те саме значення довжини когерентності x_ab(T_m(Y)) @ 18. Дані свідчать, що x_ab(T_m(Y)) @ 18 це є деякий критичний розмір сильно зв'язаних бозонів, що підкоряються БЕК, у системах Y123, при перевищенні якого вони, трансформуються в куперівські пари, що підкоряються БКШ. Отриманий результат дозволяє говорити про експериментальне спостереження переходу БЕК-БКШ по температурі в системах із проміжною щільністю носіїв заряду, якими є мідно-оксидні ВТНП, раніше передвіщеному теоретично.

Публікації автора:

1. Глухов А. М., Дмитренко А. И., Соловьев А. Л. Исследование гранулированных систем сверхпроводник- полупроводник / / Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн. Препринт Института Радиофизики и Электроники АН Украины, 1987, № 9, С. 23-29.

2. Веркин Б. И., Дмитриев В. М., Звягин А. И., ...Семиноженко В. П. Соловьев А. Л. и др. (15. авт.) / / Электрические и магнитные свойства сверх-проводящих соединений La(Ba,Sr)CuO и YBaCuO // ФНТ, 1987, Т.13, № 8, С. 253-257.

3. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М. Дмитренко А. И. Вольт-амперные характеристики и энергетическая щель в высокотемпературных соединениях YBaCuO / /ФНТ, 1989, Т.15, № 4, С. 356-- 362.

4. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М. Дмитренко А. И, Ищенко Л. А., Коток Л. А. Энергетическая щель высокотомпературных сверхпроводников BiSrCaCuO/ /ФНТ, 1989, Т.15, № 5, С. 518-520..

5. Дмитриев В. М., Соловьев А. Л., Дмитренко А. И., Ищенко Л. А. Нелинейные свойства YBa₂Cu₃O_х в поле СВЧ излучения в диапазоне температур 4,2- 270 К / / ФНТ, 1989, Т. 15, № 11, С. 1223-1225.

6. Dmitriev V. M., Solovjov A. L. Energy gap and features of HTSC conductivity / / FNT, 1990, V.16, №5, p. 650-653.

7. Dmitriev V. M., Solovjov A. L., Dmitrenko A.I., and Agafonov A.B. Observation of non-Josephson nonlinear response of a high-Tc superconductor-normal metal point contact to external microwave radiation / / FNT, 1991, V.17, №10, P. 1355 - 1358.

8. Solovjov A. L., Dmitrenko A.I, Prikhod'ko O.R., and Agafonov A.B. Fluctuation-enhanced conductivity and two characteristic lengths in HTSC / / in Proc. of the Third German-Soviet Bilateral Seminar on High-Temperature Superconductivity, (Karlsruhe, 1990), P. 104-110.

9. Dmitriev V. M., Solovjov A. L., and Agafonov A.B. Detection of Andreev reflection contribution to nonlinear IVC response of HTSC-normal metal point contacts to external microwave radiation / / Physica C, 1991, Vol. 185-189, p.1895 - 1896.

10. Solovjov A. L., Dmitriev V. M., and Agafonov A. B. Nonequilibrium properties of HTSC under miсrowave irradiation / / in Electronic Properties of High-T_c Superconductors. The Normal and the Superconducring State of high-T_c Materials (Ed. by H. Kuzmany, M. Mehring and J. Fink) (Berlin-Heidelberg: Springer Verlag), 1992, P. 99-103.

11. Solovjov A. L., Habermeier H.-U., and Trofimov I. E. Fluctuation-enhanced conductivity in YBCO-PrBCO superlattices / / Physica B, 1994, V. 199 - 200, P. 260 - 261.

12. Solovjov A. L., Habermeier H.-U., V.M.Dmitriev / / Analysis of fluctuation conductivity of YBCO- PrBCO superlattices Physica C, 1994, V. 235 - 240, P. 1959-1960

13. Solovjov A. L., Dmitriev V. M., Habermeier H.-U., and Trofimov I. E. Analysis of fluctuation conductivity of YBCO-PrBCO superlattices / / Phys.Rev.B, 1997 Vol. 55, № 13, P. 8551 - 8558

14. Volz W., Razavi F.S., Quirion G., Habermeier H.-U., and Solovjov A. L. Magnetoresistance and the effect of superconducting fluctuations in YBaCuO/ /PrBaCuO superlattices / / Phys. Rev., 1997, V. B55, № 10, P. 6631 - 6635.

15. Соловьев А. Л., Изучение эффекта Холла в пленках YBCO // ФНТ, 1998, Т. 24, № 3, С. 215-218.

16. Agafonov A. B., Dmitriev V. M., and Solovjov A. L. / /Behavior of Tl(2212)-normal metal point contacts under microwave irradiation / /J.of Supercond., 1998, V. 11, № 1, P. 9-10.

17. Соловьев А. Л., Хабермайер Х.-У., Хааге Т. Флуктуационная проводимость в пленках YBaCuO с различным содержанием кислорода. I. Оптимально допированные и слабо допированные пленки / / ФНТ, 2002, Т. 28, № 1, С. 22-36

18. Соловьев А. Л., Хабермайер Х.-У., Хааге Т. Флуктуационная проводимость в пленках YBaCuO с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Т_с~80 K. / / ФНТ, 2002, Т. 28, № 2, С. 144-156

19. Solovjov A. L. Fluctuation conductivity in YBaCuO films with artificially produced defects / / ФНТ, 2002, Т. 28, № 11, С. 1138-1149.

20. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М., Светлов В. Н., Степанов В. Б. Флуктуационная проводимость и критические токи в пленках YBaCuO / / ФНТ, 2003, Т. 29, № 12, С. 1281-1292

21. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М. Исследование псевдощели в пленках YBaCuO резистивным методом с учетом перехода от БКШ к Бозе-Эйнштейновской конденсации / /ФНТ, 2006, Т. 32, № 2, С. 139-151.

22. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М. Флуктуационная проводимость и псевдощель в пленках Y_1-хPr_хBa₂Cu₃O_7-y // ФНТ, 2006, Т. 32, № 6, С. 753-760.

23. Соловьев А. Л., Дмитриев В. М. Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y_1-хPr_хBa₂Cu₃O_7-y // ФНТ, 2007, Т.33, № 1, С. 753-760.