Анотація до роботи:

Сліпченко Т.М. Поверхневі та нелінійні хвилі у шаруватих надпровідниках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. – Інститут монокристалів НАН України, Харків, 2009.

Теоретично досліджено поверхневі та нелінійні хвилі у сильно анізотропних шаруватих надпровідниках типа BiSrCaCuO та ефекти, що виникають внаслідок їх збудження. Так, аналітично отримано умови повного заглушення дзеркального відбиття і значного підсилення електромагнітного поглинання при збудженні поверхневих хвиль у ВТНП зразках методами періодичної модуляції в ab-площині надпровідника та порушеного повного внутрішнього відбиття. Показано, що своєрідний тип нелінійності шаруватих ВТНП приводить до гістерезисної поведінки фази відбитої від поверхні шаруватого надпровідника хвилі в залежності від амплітуди падаючої хвилі при його симетричному збудженні. Знайдено і проаналізовано дисперсійне рівняння для поверхневих джозефсон-плазмових хвиль на межі шаруватий надпровідник – вакуум, а також знайдено закон дисперсії нелінійних хвилеводних мод у наноплівках шаруватих надпровідників, оточених металом.

Таким чином, у даній дисертаційній роботі теоретично досліджено поверхневі та нелінійні електромагнітні хвилі в сильно анізотропних надпровідниках, а також передбачено ряд нових ефектів, пов'язаних з їх збудженням. Сюди відносяться резонансні аномалії залежностей коефіцієнтів відбиття та поглинання зовнішніх електромагнітних хвиль від кута падіння і частоти (вудівскі аномалії), можливість поширення нелінійних хвилеводних мод у структурі метал – наноплівка шаруватого надпровідника – метал, нелінійний електромагнітний відгук надпровідних пластин на симетричне зовнішнє збудження потужною електромагнітною хвилею. Сформулюємо основні результати дисертаційної роботи:

1. Отримано і досліджено закон дисперсії поверхневих джозефсон-плазмових хвиль (ПДПХ) на межі шаруватий надпровідник – вакуум. Характерні частоти цих хвиль належать дуже важливому з точки зору практичних застосувань терагерцовому діапазону. Знайдено оптимальні умови

для порушення ПДПХ, а також наведені оцінки для таких параметрів поверхневої хвилі, як глибини проникнення полів у вакуум і надпровідник, довжина пробігу хвилі.

2. Отримано аналітичний розв’язок задачі про збудження ПДПХ при резонансній дифракції плоскої монохроматичної електромагнітної хвилі на періодично модульованому в ab-площини шаруватому надпровіднику. Вивчено залежності коефіцієнтів трансформації падаючої хвилі в дифраговані моди від кута падіння і частоти. Отримано умови повного заглушення дзеркального відбиття і значного посилення поглинання хвилі. Резонансне збільшення електромагнітного поглинання може привести до переходу надпровідника в нормальний стан. Таким чином, у шаруватих надпровідниках може спостерігатися новий вид резонансних явищ, пов'язаних з збудженням поверхневих джозефсон-плазмових хвиль. Вивчені ефекти можуть бути корисні при розробці терагерцових детекторів. Дійсно, сильне збільшення поглинання приводить до збільшенню температури і, таким чином, до збільшення опору зразка. Відносне положення резонансного піка дозволяє знайти напрямок падаючого терагерцового випромінювання, а по висоті резонансного піка можна установити його інтенсивність.

3. Показано, що завдяки своєрідному типу нелінійності в шаруватих надпровідниках можуть спостерігатися нові нелінійні явища, не характерні для інших провідних середовищ. Зокрема, у дисертації виявлено, що в наноплівках шаруватих надпровідників, оточених металом, можуть поширюватися нелінійні хвилеводні моди. Досліджено фазовий портрет рівнянь, які описують ці моди. Отримано закон дисперсії для нелінійних хвилеводних мод у системі метал – шаруватий надпровідник – метал. Дисперсійне рівняння цих хвиль записується у складній неявній параметричній формі, де параметром є амплітуда градієнтно-інваріантної різниці фаз на межі зразка. На основі аналізу різних граничних випадків запропонована інтерполяційна формула для закону дисперсії, що дозволяє представити його в явній формі. Знайдено умови стійкості передбачених нелінійних хвилеводних мод.

4. Передбачена гістерезисна залежність фази відбитої електромагнітної хвилі від амплітуди падаючої хвилі при симетричному опроміненні плівки шаруватого надпровідника. Досліджено поводження фази відбитої хвилі в залежності від амплітуди падаючого випромінювання для випадку малої товщини зразка. Знайдені умови виникнення даного ефекту.

Публікації автора:

1. Кац О.В. Резонансні ефекти при збудженні поверхневих хвиль в шаруватих надпровідниках / О.В. Кац, М.Л. Нестеров, О.Ю. Нікітін, Ф. Норі, С. Савельєв, Т.М. Сліпченко, В.О. Ямпольський // Радиофизика и электроника. – 2007. – Т. 12, №3. – С. 558-562.

2. Кац A.В. Резонансные эффекты при возбуждении поверхностных электромагнитных волн в слоистых сверхпроводниках призменным методом / A.В. Кац, М.Л. Нестеров, A.Ю. Никитин, F. Nori, С. Савельєв, Т.М. Слипченко, В.А. Ямпольский // Вісник Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна. – 2006. – №739. – С. 67 – 71.

3. Kats A.V. Excitation of Surface Josephson plasma waves in layered supercon-ductors / A.V. Kats, A.Yu. Nikitin, M.L. Nesterov, F. Nori, S. Savel'ev, T.M. Slipchenko, V.A. Yampol'skii // Phys. Rev. B. – 2007. – V. 76. – P. 224504(1) – 224504(7).

4. Yampol'skii V.A. Nonlinear Josephson plasma waves in slabs of layered superconductors / V.A. Yampol'skii, Sergey Savel'ev, T.M. Slipchenko, A.L. Rakhmanov, Franco Nori // Physica C. – 2008. – V. 468. – P. 499 – 502.

5. Слипченко Т.М. Нелинейные волноводные моды в структуре металл – слоистый сверхпроводник – металл / Т.М. Слипченко, В.А. Ямпольский // Вісник Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна. – 2007. – вип. 10, №783. – С. 19 – 24.

6. Yampol'skii V.A. Hysteretic jumps in the response of layered superconductors to electromagnetic fields / V.A. Yampol'skii, T.M. Slipchenko, Z.A. Mayzelis, D.V. Kadygrob, Sergey Savel'ev and Franco Nori // Phys Rev. B. – 2008. – V. 78. – P. 184504(1) – 184504(6).

7. Кац A.В. Джозефсон-плазменные волны в слоистых сверхпроводниках и их туннельное возбуждение / A.В. Кац, М.Л. Нестеров, A.Ю. Никитин, Т.М. Слипченко, В.А. Ямпольский // Радіофізика та НВЧ електроніка: п’ята Харківська конференція молодих науковців, 14-16 груд. 2005 р.: тези доп. – Х., 2005. – С. 22.

8. Кац О.В. Вудівські аномалії у відбитті терагерцових хвиль від поверхні модульованих шаруватих надпровідників / О.В. Кац, М.Л. Нестеров, О.Ю. Нікітін, Т.М. Сліпченко, В.О. Ямпольський // Радіофізика та електроніка: шоста Харківська конференція молодих науковців, 13-14 груд. 2006 р.: тези доп. – Х., 2006. – С. 79 – 80.

9. Кац О.В. Резонансні ефекти при збудженні поверхневих хвиль на періодично-модульованих шаруватих надпровідниках / О.В. Кац, М.Л. Нестеров, О.Ю. Нікітін, Ф. Норі, С. Савельєв, Т.М. Сліпченко, В.О. Ямпольський // ІЕФ–2007: конференція молодих учених і аспірантів, 18-21 травня 2007 р.: тези доп. – Ужгород, 2007. – С. 131.

10. Kats A.V. Resonance effect due to excitation of the surface waves in periodically-modulated layered superconductors / A.V. Kats, A.Yu. Nikitin, M.L. Nesterov, F. Nori, S. Savel'ev, T.M. Slipchenko, V.A. Yampol'skii // Sixth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves and Workshop on Terahertz Technologies: Internat. conf., 25-30 June 2007: conf. proceedings – Kharkov, 2007. – V. 1. – P. 249 – 251.

11. Slipchenko T.M. Nonlinear waveguide modes in metal – layered superconductor – metal structures / T.M. Slipchenko, V.A. Yampol'skii // Direct and inverse problems of electromagnetic and acoustic wave: XII Internat. seminar / workshop, 17-20 September 2007: seminar proceedings –Lviv, 2007. – P. 35 – 38.

12. Слипченко Т.М. Нелинейные волноводные моды в структуре металл –слоистый сверхпроводник – металл / Т.М. Слипченко, В.А. Ямпольский // Фізичні явища в твердих тілах: 8-ма міжнародна конф., 11-13 груд. 2007 р.: тези доп.– Х., 2007. – С. 24.

13. Апостолов С.С. Нелинейный отклик слоистого сверхпроводника на симметричное электромагнитное возбуждение / С.С Апостолов, Д.В. Кадыгроб, З.А. Майзелис, Т.М. Слипченко, В.А. Ямпольский // Радіофізика та електроніка: VII Харківська конференція молодих науковців, 12-14 груд. 2007 р.: тези доп.– Х., 2007. – С. 77.