Особенности электронного строения. Эксперимент. Симметрия сверхпроводящей щели, s- и d-спаривание 2.8. Особенности электронного строения

Экспериментальные методы Для высокотемпературных сверхпроводников для получения более подробных данных об энергетическом спектре носителей заряда предпочтительны подходы, дающие зонную картину напрямую из эксперимента Это, прежде всего, исследования края поглощения рентгеновского излучения, такие методы, как XANES и EXAFS 2.

Экспериментальные методы Мощный метод сканирования электронной структуры – аннигиляция позитронов. Явление аннигиляции – превращение электрона и позитрона в два гамма-кванта, т.е. реакция вида: e + +e 2γ. Источники позитронного пучка – это радиоактивные изотопы 22 Na, 64 Cu, 58 Co Метод фотоэмиссионной спектроскопии основан на измерении энергетических спектров электронов, вылетающих при фотоэлектронной эмиссии Интенсивность инверсного фотоэмиссионного спектра: Интенсивность прямого фотоэмиссионного спектра: Фотоэмиссия с угловым разрешением (ARPES – angle-resolution- photo-emission-spectroscopy) позволяет получать напрямую закон дисперсии носителей заряда 3.

Экспериментальные методы Законы дисперсии для образцов с меняющейся концентрацией дырок Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+y : 1 – отожженный на воздухе; 2 – отожженный в аргоне 4. Сечение поверхности Ферми на ¼ двумерной зоны Бриллюэна

Экспериментальные методы Схема расширенных зон Бриллюэна по результатам APRES на Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O x около энергии Ферми 5. Плоскость CuO 2 с антиферромагнитным упорядочением на медной подрешетке, отражающим новое упорядочение

Поверхность Ферми Температурная эволюция поверхности Ферми кристалла Симметрия сверхпроводящей щели: изотропия s; анизотропия s*; d-симметрия со сменой фазы 6.

Особенности физических свойств ВТСП большой размер перовскитной элементарной ячейки, резко выраженное слоистое строение, наличие структурных фазовых переходов; присутствие или одиночных, или собранных в блоки куп ратных плоскостей CuO 2, которые являются токонесущими; достаточно слабая связь между купратными плоскостями, вследствие чего наблюдается большая (от до ) анизотропия проводимости, прямо указывающая на квазидвумерный характер электронных свойств ВТСП; слабая электрон-фононная связь для ряда ВТСП, малая длина когерентности, указывающая на локальность куперовских пар; ключевая роль куп ратных плоскостей в сверхпроводящих свойствах, которые демонстрируют анизотропию в соответствии с двумерным характером сверхпроводимости, так что ВТСП представляют собой слоистые анизотропные сверхпроводники ультра-второго рода с огромными значениями H c2 ; малое число носителей заряда, низкая энергия Ферми и локализованность носителей; наличие антиферромагнитного упорядочения, фазового перехода металл–диэлектрик, сильных кулоновских корреляций; аномалии в зонной структуре, противоречащие картине жестких зон; линейный ход температурной зависимости электросопротивления за точкой перехода без насыщения, противоречащий ферми-жидкостному описанию; аномальное анизотропное (даже со сменой фазы) поведение сверхпроводящего параметра порядка; аномалии в поведении критической температуры, критического поля и тока от давления, концентрации примесей и т.д. 7.

Нестинг Исследуем закон дисперсии электрона с учетом взаимодействия только ближайших соседей и определим амплитуду перескока через в двумерном кристалле. Тогда имеем: Построим поверхность Ферми для двумерной квадратной решетки при различном заполнении зоны 8.

Двумерный сверхпроводник Шафроса и Блатта Рассмотрим основное уравнение БКШ в двумерном случае при нулевой температуре: Концентрация электронов, согласно результатам БКШ, равна: Имеем систему уравнений: Решение: 9.

Двумерный сверхпроводник Шафроса и Блатта Химический потенциал определяется из нормировки на концентрацию: Окончательно можно найти энергетическую щель и разницу энергий нормального и сверхпроводящего состояний: Из последнего соотношения Пусть μ