Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале

Обнаружены долгоживущие минимумы на зависимости ρ(Т) поликристалла CdBa₂Cu₃O₇–δ с СП переходом при 86,6 К, наблюдаемые при Тmin₁ = 275 К и Тmin₂ = 252 К. Показано, что избыточная проводимость Δσ(Т) в районе Тmin подчиняется классической флуктуационной теории Асламазова–Ларкина. Это указывает на возм...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Физика низких температур
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Алиев, В.М., Рагимов, С.С., Селим-заде, Р.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2013
Schlagworte:	Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118466
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале / В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 6. — С. 635–641. — Бібліогр.: 36 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118466
record_format	dspace
spelling	Алиев, В.М. Рагимов, С.С. Селим-заде, Р.И. 2017-05-30T12:13:12Z 2017-05-30T12:13:12Z 2013 Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале / В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 6. — С. 635–641. — Бібліогр.: 36 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.25.F– https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118466 Обнаружены долгоживущие минимумы на зависимости ρ(Т) поликристалла CdBa₂Cu₃O₇–δ с СП переходом при 86,6 К, наблюдаемые при Тmin₁ = 275 К и Тmin₂ = 252 К. Показано, что избыточная проводимость Δσ(Т) в районе Тmin подчиняется классической флуктуационной теории Асламазова–Ларкина. Это указывает на возможность образования флуктуационных куперовских пар в CdBa₂Cu₃O₇–δ при T >> Tc. По результатам эксперимента рассчитаны длины когерентности ξc(0), температуры 2D−3D кроссовера Т0 и постоянные межплоскостного спаривания. Для образца без минимумов найдены величина и температурная зависимость псевдощели, которая оказалась типичной для купратных ВТСП. Виявлено довгоіснуючі мінімуми на залежності ρ(Т) полікристала CdBa₂Cu₃O₇–δ з НП переходом при 86,6 К, що спостерігаються при Тmin₁ = 275 К и Тmin₂ = 252 К. Показано, що надлишкова провідність Δσ(Т) в районі Тmin підкоряється класичної флуктуаційної теорії Асламазова–Ларкіна. Це вказує на можливість утворення флуктуаційних куперівських пар в CdBa₂Cu₃O₇–δ при T >> Tc. Використовуючи результати експерименту, розраховано довжини когерентності ξc(0), температури 2D−3D кросовера Т0 та постійні міжплощинного спарювання. Для зразка без мінімумів отримано величину й температурну залежність псевдощілини, яка виявилася типової для купратних ВТНП. The long-life minima on the ρ(T) dependence (at Tmin₁ = 275 K and Tmin₂ = 252 K) in CdBa₂Cu₃O₇–δ (Tс = 86,6 K) have been revealed. It is shown that the observed excess conductivity Δσ(T) around Tmin fol-lows the classic Aslamazov–Larkin fluctuation theory. This suggests that the formation of Cooper electron pairs at T >> Tc in CdBa₂Cu₃O₇–δ is quite possible. The experimental data are used to calculate coherence lengths ξc(0), 2D–3D crossover temperature Tcr, and interlayer coupling strength. The value and tempera-ture dependence of pseudogap have been calculated for a minimum-free sample which proves to be typical of cuprate NTSC. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале Pseudogap in CdBa₂Cu₃O₇–δ HTSC material Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале
spellingShingle	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале Алиев, В.М. Рагимов, С.С. Селим-заде, Р.И. Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная
title_short	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале
title_full	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале
title_fullStr	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале
title_full_unstemmed	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале
title_sort	псевдощель в cdba₂cu₃o₇–δ втсп материале
author	Алиев, В.М. Рагимов, С.С. Селим-заде, Р.И.
author_facet	Алиев, В.М. Рагимов, С.С. Селим-заде, Р.И.
topic	Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная
topic_facet	Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная
publishDate	2013
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
title_alt	Pseudogap in CdBa₂Cu₃O₇–δ HTSC material
description	Обнаружены долгоживущие минимумы на зависимости ρ(Т) поликристалла CdBa₂Cu₃O₇–δ с СП переходом при 86,6 К, наблюдаемые при Тmin₁ = 275 К и Тmin₂ = 252 К. Показано, что избыточная проводимость Δσ(Т) в районе Тmin подчиняется классической флуктуационной теории Асламазова–Ларкина. Это указывает на возможность образования флуктуационных куперовских пар в CdBa₂Cu₃O₇–δ при T >> Tc. По результатам эксперимента рассчитаны длины когерентности ξc(0), температуры 2D−3D кроссовера Т0 и постоянные межплоскостного спаривания. Для образца без минимумов найдены величина и температурная зависимость псевдощели, которая оказалась типичной для купратных ВТСП. Виявлено довгоіснуючі мінімуми на залежності ρ(Т) полікристала CdBa₂Cu₃O₇–δ з НП переходом при 86,6 К, що спостерігаються при Тmin₁ = 275 К и Тmin₂ = 252 К. Показано, що надлишкова провідність Δσ(Т) в районі Тmin підкоряється класичної флуктуаційної теорії Асламазова–Ларкіна. Це вказує на можливість утворення флуктуаційних куперівських пар в CdBa₂Cu₃O₇–δ при T >> Tc. Використовуючи результати експерименту, розраховано довжини когерентності ξc(0), температури 2D−3D кросовера Т0 та постійні міжплощинного спарювання. Для зразка без мінімумів отримано величину й температурну залежність псевдощілини, яка виявилася типової для купратних ВТНП. The long-life minima on the ρ(T) dependence (at Tmin₁ = 275 K and Tmin₂ = 252 K) in CdBa₂Cu₃O₇–δ (Tс = 86,6 K) have been revealed. It is shown that the observed excess conductivity Δσ(T) around Tmin fol-lows the classic Aslamazov–Larkin fluctuation theory. This suggests that the formation of Cooper electron pairs at T >> Tc in CdBa₂Cu₃O₇–δ is quite possible. The experimental data are used to calculate coherence lengths ξc(0), 2D–3D crossover temperature Tcr, and interlayer coupling strength. The value and tempera-ture dependence of pseudogap have been calculated for a minimum-free sample which proves to be typical of cuprate NTSC.
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118466
citation_txt	Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале / В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 6. — С. 635–641. — Бібліогр.: 36 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT alievvm psevdoŝelʹvcdba2cu3o7δvtspmateriale AT ragimovss psevdoŝelʹvcdba2cu3o7δvtspmateriale AT selimzaderi psevdoŝelʹvcdba2cu3o7δvtspmateriale AT alievvm pseudogapincdba2cu3o7δhtscmaterial AT ragimovss pseudogapincdba2cu3o7δhtscmaterial AT selimzaderi pseudogapincdba2cu3o7δhtscmaterial
first_indexed	2025-11-26T01:39:30Z
last_indexed	2025-11-26T01:39:30Z
_version_	1850603159332847616
fulltext	Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6, c. 635–641 Псевдощель в CdBa2Cu3O7–δ ВТСП материале В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде Институт физики НАН Азербайджана, пр. Г. Джавида, 33, г. Баку, AZ 1143, Азербайджан E-mail: v_aliev@bk.ru Статья поступила в редакцию 24 мая 2012 г., после переработки 28 января 2013 г. Обнаружены долгоживущие минимумы на зависимости ρ(Т) поликристалла CdBa2Cu3O7–δ с СП перехо- дом при 86,6 К, наблюдаемые при Тmin1 = 275 К и Тmin2 = 252 К. Показано, что избыточная проводимость Δσ(Т) в районе Тmin подчиняется классической флуктуационной теории Асламазова–Ларкина. Это указыва- ет на возможность образования флуктуационных куперовских пар в CdBa2Cu3O7–δ при T >> Tc. По резуль- татам эксперимента рассчитаны длины когерентности ξc(0), температуры 2D−3D кроссовера Т0 и постоян- ные межплоскостного спаривания. Для образца без минимумов найдены величина и температурная зависимость псевдощели, которая оказалась типичной для купратных ВТСП. Виявлено довгоіснуючі мінімуми на залежності ρ(Т) полікристала CdВa2Cu3O7–δ з НП переходом при 86,6 К, що спостерігаються при Тmin1 = 275 К и Тmin2 = 252 К. Показано, що надлишкова провідність Δσ(Т) в районі Тmin підкоряється класичної флуктуаційної теорії Асламазова–Ларкіна. Це вказує на можливість утворення флуктуаційних куперівських пар в CdВa2Cu3O7–δ при T >> Tc. Використовуючи результати експерименту, розраховано довжини когерентності ξc(0), температури 2D−3D кросовера Т0 та постійні міжплощинного спарювання. Для зразка без мінімумів отримано величину й температурну залежність псевдощілини, яка виявилася типової для купратних ВТНП. PACS: 74.25.F– Транспортные свойства. Ключевые слова: CdBa2Cu3O7–δ, сверхпроводимость, псевдощель, избыточная проводимость, длина ко- герентности, температура кроссовера, постоянная межплоскостного спаривания. Введение Число работ, посвященных псевдощелевым эффек- там в ВТСП материалах, исключительно велико (см., например, [1–9] и ссылки в них). Как отмечается в этих работах, псевдощель — уникальное явление, наблю- даемое в ВТСП. Оно проявляется при исследовании явлений туннелирования, фотоэмиссии, теплоемкости и других свойств ВТСП [10]. Считается, что при неко- торой температуре Т* > Тс перераспределяется плот- ность состояний на поверхности Ферми: на части этой поверхности плотность состояний уменьшается. Ниже температуры Т* соединение находится в состоянии с псевдощелью. В работе [11] предполагается, что вели- чина Т* при низком уровне легирования может дости- гать значений 300–600 К для разных ВТСП систем. Однако этот вопрос по-прежнему весьма дискуссион- ный. В перечисленных выше работах обсуждаются возможные механизмы проводимости в рамках моде- лей нормального, сверхпроводящего и псевдощелевого состояний ВТСП, которые, строго говоря, также до конца не ясны [12]. Недавно появилась работа [13], посвященная изу- чению псевдощелевого состояния в материале Pb0,55Bi1,5Sr1,6La0,4CuO6+δ (Pb-Bi2201). Получена серия монокристаллов Pb-Bi2201, на которой проведен широ- кий ряд исследований для выявления псевдощелевого состояния. Результаты исследований по трем различным экспериментальным методикам указывают на то, что появление псевдощели при Т ≈ 132 К следует воспри- нимать не иначе как фазовый переход. Таким образом, авторы подтвердили выводы ряда экспериментальных [9] и теоретических работ [14] о том, что по мере пони- жения температуры ВТСП материал должен испытать два фазовых перехода: сначала появление псевдощели, а затем переход в сверхпроводящее состояние. Однако, как отмечает, например, Абрикосов [15], псевдощелевое (ПЩ) состояние реально нельзя рас- сматривать как некое новое фазовое состояние вещест- ва, поскольку ПЩ не отделена от нормального состоя- ния фазовым переходом. Так что вопрос о возможном фазовом переходе при Т = Т* также остается открытым. В то же время можно говорить о том, что в ВТСП имеет место кроссовер при Т = Т* [16]. Ниже этой температу- © В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде, 2013 В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде ры, в силу все еще не установленных на сегодняшний день причин, начинает уменьшаться плотность квазича- стичных состояний на уровне Ферми. Собственно по этой причине явление и получило название «псевдо- щель». Впервые этот результат был получен в экспери- ментах по изучению ЯМР в слабо допированной систе- ме Y123, в которой при охлаждении наблюдалось аномальное уменьшение сдвига Найта [17], прямо свя- занного в теории Ландау с плотностью состояний на уровне Ферми. Для получения ответов на обозначенные выше во- просы в настоящей работе проведен анализ избыточной проводимости, полученной из резистивных измерений оптимально допированного (ОД) ВТСП CdBa2Cu3O7–δ с температурой СП перехода ~ 86 К. Анализ избыточной проводимости проводился в рамках теории Асламазова– Ларкина [18] и Хиками–Ларкина [19]. Для анализа тем- пературной зависимости псевдощели привлекалась мо- дель, предложенная в [9,20,21]. Экспериментальные результаты и их обработка Методом, описанным в деталях в работе [22], полу- чен новый сверхпроводящий керамический материал состава CdBa2Cu3Oх. Установлено, что при полном замещении иттрия на кадмий в системе Y–Ba–Cu–O (образец CdBa2Cu3Oх) наблюдается сверхпроводящий переход при Тс ≈ 86,6 К (рис. 1). Содержание кислоро- да в CdBa2Cu3Oх определено по методике, описанной в работе [23]. Индексы по кислороду полученных поли- кристаллических образцов составляют 6,55. При исследовании температурной зависимости удельного сопротивления ρ CdBa2Cu3O7–δ в интервале температур 300–70 К в [22] было обнаружено, что при Тmin1 ≈ 275 К зависимость ρ(Т) проходит через глубо- кий минимум (кривая 1). При повторном измерении (через 72 ч) минимум смещается в сторону низких температур (Тmin2 ≈ 252 К) (кривая 2), а при третьем измерении (еще через 24 ч) минимум исчезает полно- стью (кривая 3). Подобное явление ранее наблюдалось и в работах [24–27] в интервале температур 260–240 К. В этих работах наблюдаемые переходы трактовались как СП фазовые переходы. Мы предположили, что если обнаруженный ми- нимум действительно означает попытку образца со- вершить СП переход с Тc1 = Тmin1 ≈ 275 К, то наблю- даемая выше Тс1 избыточная проводимость должна подчиняться теории Хиками–Ларкина (ХЛ) [19], вклю- чающей флуктуационные вклады как Асламазова– Ларкина (АЛ) [18], так и Маки–Томпсона (МТ) [28]. Можно предположить, что в процессе изготовления CdBa2Cu3O7–δ реализуется некая кристаллографиче- ская структура со своим распределением электронов по объему образца и своими перколяционными путя- ми протекания тока по поликристаллу, при которых СП переход начинается при Тon ≈ 280 К. Исследование образца методом рентгеноструктурного анализа до начала измерений и после третьего измерения показа- ло, что кристаллическая структура CdBa2Cu3O7–δ ос- тается неизменной и идентифицированные пики сов- падают. Это дает основание считать, что образование при синтезе в составе CdBa2Cu3O7–δ другой кристал- лографической структуры исключается. Поэтому появ- ление минимума на зависимости ρ(Т) можно объяснить спецификой процессов перколяции в CdBa2Cu3O7–δ, а его смещение в область более низких температур и дальнейшее полное исчезновение — изменением пер- коляционных путей протекания тока по поликристал- лу в процессе измерений (рис. 1). Для подтверждения нашего предположения в рам- ках теории флуктуационной проводимости Хиками– Ларкина [19] проведен анализ избыточной проводимо- сти Δσ(Т), наблюдаемой выше Тmin. Как обычно, вели- чина Δσ(Т) определялась как разность между экстра- полированной в область низких температур линейной при высоких Т зависимостью ρn(T) = ρ0 + αТ и реально измеряемым сопротивлением ρ(T) [9,21,29]: –1 1( ) ( ) ( ).– nT T T−∆σ = ρ ρ (1) Результаты анализа приведены на рис. 2 для случаев с первым минимумом при 275 К (кривые 1) и со вто- рым минимумом при 252 К (кривые 2). В теории ХЛ показано, что вне области критических флуктуаций избыточная проводимость Δσ является функцией приведенной температуры ) .( /– mf mf c cТ Т Тε = Соответственно, критическая температура в прибли- жении среднего поля mf cТ является температурой, от- деляющей область флуктуационной проводимости от области критических флуктуаций [29], расположенной непосредственно вблизи Тс, поэтому ее правильное определение важно для такого анализа [2,21]. Рис. 1. Температурные зависимости удельного сопротивления оптимально допированного CdBa2Cu3O7–δ: 1 — первое изме- рение (Тmin1 = 275 К); 2 — измерение через 72 ч (Тmin2 = = 252 К); 3 — кривая без минимумов, измеренная еще через 24 ч. Во всех случаях Тс = 86,6 К. 636 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 Псевдощель в CdBa2Cu3O7–δ ВТСП материале В соответствие с методикой, предложенной в рабо- тах [21,29,30], значение mf cТ для обоих СП переходов при 275 и 252 К определялось экстраполяцией линей- ного участка зависимости Δσ–2(Т) до его пересечения с осью температур (рис. 2(а)). Значение mf cТ для указан- ных переходов составляет соответственно 289,97 и 267,12 К (рис. 2(а)). Избыточная проводимость ∆σ рас- считана по уравнению (1). На рис. 2(б) представлены зависимости от ε избыточной проводимости Δσ иссле- дованных переходов. Поскольку в теории Асламазова– Ларкина Δσ является экспоненциальной функцией ε, использованы логарифмические координаты. Вблизи Тс (Тmin1 в нашем случае) зависимость Δσ(ε) может быть представлена уравнением теории АЛ для трех- мерных (3D) флуктуаций: 2 1/2/ 32 ({ [ ]}0) ,АL сe −∆σ = ξ ε (2) где ξс(0) — длина когерентности ВТСП вдоль оси с, т.е. перпендикулярно проводящим плоскостям CuO2. На рис. 2(б) это прямые (1) с наклоном λ = –1/2, отве- чающие области 3D-флуктуаций. При увеличении тем- пературы наблюдается переход (кроссовер) в область 2D-флуктуаций, которая в данном случае может быть описана 2D-уравнением Асламазова–Ларкина: 2 1/ 16 ,{ [ ]}АL e d −∆σ = ε (3) где d обычно толщина образца, а в ВТСП d = 11,7 Å — расстояние между проводящими плоскостями. На рис. 2(б) это прямые с наклоном λ = –1,032 и –1,4. Такое поведение в области 2D-флуктуаций типично для поликристаллов, где МТ вклад в Δσ не наблюдается [29]. Как показано в работах [21,30], флуктуационный МТ вклад наблюдается только в хорошо структуриро- ванных ВТСП системах, например в тонких пленках YBCO, получаемых методом лазерного напыления. Используя измеренные значения температуры крос- совера ε0, можно определить значения ξс(0) в иссле- дуемом образце. Очевидно, что система становится трехмерной, когда длина когерентности, возрастая с уменьшением температуры, связывает проводящие плоскости CuO2 джозефсоновским взаимодействием [31], т.е. ξс(T) ≥ d. Отсюда находим, что ξс(0) = dε1/2, (4) что дает в два раза большие значения, чем получаемые из формулы теории ХЛ для температуры кроссовера: Tcr = T0 = Tc {1 + 2(ξс(0)/d)2}. (5) Рассчитанные по уравнению (4) значения длины коге- рентности куперовских пар ξс(0) для СП переходов при 275 и 252 К составляют соответственно 1,7 и 1,96 Å, а измеренные температуры кроссовера T0 — соответст- венно 298,5 и 274,1 К. Тот факт, что измеряемая в эксперименте избыточ- ная проводимость может быть описана в рамках клас- сических теорий сверхпроводящих флуктуаций, на наш взгляд, прямо указывает на возможность сущест- вования флуктуационных куперовских пар в исследуе- мом образце при столь высоких температурах. А это, в свою очередь, говорит о том, что в ВТСП действитель- но наблюдается попытка СП фазового перехода при Тmin. В то же время вопрос о том, почему при даль- нейшем уменьшении температуры сопротивление об- разца восстанавливается, остается открытым. Используя полученные значения ξc(0) для обоих СП переходов при 275 и 252 К, согласно выражению J = (2ξc(0)/d)2 [29], находим постоянную межплоско- стного спаривания J. Для первого и второго переходов она соответственно равна 0,084 и 0,105. Для основных переходов с Тс = 86,6 К величина J = 0,117. Для изучения температурной зависимости псевдо- щели Δ(Т) в CdBa2Cu3O7–δ с СП переходом при 86,6 К проведен анализ избыточной проводимости для слу- чая, когда минимумы на зависимости ρ(Т) при высоких температурах уже не наблюдались (рис. 1 (кривая 3) и Рис. 2. (а) Зависимости σ–2 от температуры для первого () и второго () минимумов. Сплошные прямые — экстраполя- ция 3D-области, пересечение с осью температур определяет .mf cТ (б) Зависимости ln Δσ от ]ln[( – )/mf mf c cТ Т Т для перво- го () и второго () минимумов. Прямые линии — теория АЛ для 3D (λ = –1/2) и 2D (λ = –1) флуктуаций. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 637 В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде рис. 3). В работах [14,21,33–35] возможность возник- новения псевдощели обусловливалась тем, что при тем- пературе открытия псевдощели Т в спектре возбуж- дений образуются так называемые локальные пары, которые конденсируются только при Тс << T, ниже которой возникает когерентность в объеме образца и устанавливается сверхпроводящее состояние. Соответ- ственно, наличие таких пар при Тс < Т < Т должно отражаться на температурной зависимости сопротив- ления в этой области температур. На рис. 3 показана температурная зависимость удельного сопротивления ρ для образца CdBa2Cu3O7–δ. При высоких температурах (от 300 до 130 К) зави- симость ρ(T) хорошо описывается выражением вида ρn = ρ0 + αT. Экстраполяция этой зависимости в об- ласть низких температур приводит к соотношению ρn = 5,42 + 0,0075Т. Принимая отклонение сопротивления от линейности ниже Т* как следствие образования при этой темпера- туре локальных пар, мы провели анализ эксперимен- тальных данных в предположении о возникновении добавочной (или избыточной) проводимости ∆σ, опре- деляемой уравнением (1), т.е. методом, аналогичным тому, что используется при исследовании флуктуаци- онной добавки к проводимости в сверхпроводниках при температурах, немного превышающих критическую. На рис. 4 приведены зависимости логарифма избы- точной проводимости ln ∆σ от обратной температуры. Такой подход к анализу ∆σ(Т) предложен в работе [20]. Из кривых ln ∆σ(1/T) видно, что в интервале темпера- тур 110–182 К зависимость ln ∆σ(1/Т) уменьшается почти линейно, в соответствии с предложенной в [20] формулой ln ∆σ(Т) = a+b/T, т.е. ∆σ = D exp (b/T), (6) где a, b, D — константы. Экспоненциальная темпера- турная зависимость избыточной проводимости и ли- нейный участок, характерные для ВТСП, также на- блюдались в работах [9,20,36]. Такое характерное по- ведение зависимостей ln ∆σ и ∆σ от температуры было достаточно строго проанализировано в [20], и подоб- ная методика теоретического расчета привлечена нами для анализа экспериментальных данных. В интервале 192 К < Т < Т* = 280 К характер умень- шения экспериментальной кривой заметно меняется (рис. 4). Введение множителя (1 – Т/Т) в уравнение (6) [20] позволяет существенно улучшить аппроксимацию экспериментальной кривой в области высоких темпе- ратур: ∆σ = A (1 – Т/Т) exp (∆/Т), (7) где ∆ и А — константы, определяемые при аппрокси- мации экспериментальных данных. Тем не менее в работах [9,22] расчет в рамках опи- санной модели показал, что уравнение (7) не полностью описывает экспериментальные зависимости ln ∆σ(Т), так как не учитывает область флуктуационных купе- ровских пар вблизи Тс. Это же следует и из нашего ана- лиза. Поэтому в [9,21] в рамках модели локальных пар для параметра псевдощели ∆* предложено выражение 2* * * 0 0 (1 / )( ) ln . ( )16 (0) 2 sh(2 / )c c c A T T eT T T  − ∆ =    ∆σ ξ ε ε ε  (8) Как и в работах [9,21], рассчитанные нами по выраже- нию ∆(Т) = Q (Т* – Т)1/2 [20] зависимости ln ∆σ(Т) описывают только высокотемпературную часть экспе- риментальных кривых. Для лучшего совпадение расче- та с экспериментом параметр ∆(Т) рассчитан по урав- нению (8). Как и ожидалось, с учетом локальных пар теория намного лучше описывает эксперимент (рис. 4). В выражениях (7) и (8) ∆σ(Т) — значение избыточ- ной проводимости, определяемое в эксперименте. Для определения длины когерентности куперовских пар Рис. 3. Зависимость удельного сопротивления ОД CdBa2Cu3O7–δ от температуры. Сплошная линия — экстраполированная зависимость ρn = 5,42 + 0,0075Т. Рис. 4. Зависимость логарифма избыточной проводимости от температуры. Сплошная кривая — аппроксимация экспери- ментальных данных с учетом уравнения (8). 638 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 Псевдощель в CdBa2Cu3O7–δ ВТСП материале вдоль оси с, т.е. перпендикулярно проводящим плос- костям CuO2, для СП перехода при Тс = 86,6 К сначала была найдена критическая температура в приближе- нии среднего поля ( mf cТ = 91,59 К) из зависимости ∆σ–2 от температуры (рис. 5(а)). Далее из зависимости lnΔσ от ln [( – ])/mf mf c cТ Т Т (рис. 5(б)) получено значе- ние температуры кроссовера ε0 = 0,0295 (ln ε0 ≈ –3,52). Согласно уравнению (4), длина когерентности купе- ровских пар ξс(0) ≈ 2 Å. Отметим, что по-прежнему –( )/mf mf c cТ Т Тε = и d =11,7 Å, а также Т = 280 К. Как отмечается в работе [9], преимущество пред- ставления экспериментальных данных в координатах ln ∆σ(1/T) заключается в том, наклон линейного участ- ка кривой, определяемой уравнением (7), чувствителен к ∆(Tс), что позволяет правильно подобрать величину этого параметра. Для определения значения коэффи- циента А в соотношении (7) константа ∆ рассчитана при Т = Тс, т.е. ∆* = ∆(Тс). Как отмечено в [9], величи- на А подбирается таким образом, чтобы совместить рассчитанные согласно (7) кривые с эксперименталь- ными данными ∆σ(Т) в области 3D-флуктуаций вблизи Tс. Оптимальная аппроксимация в [9] для YBCO дос- тигается при значениях ∆(Tс), определяемых из соот- ношения 2∆(Tс)/kTс ≈ 5. В нашем случае оптимальная аппроксимация достигается при 2∆(Tс)/kTс = 5,2. Та- ким образом, полученное из соотношения (7) значение ∆(Тс) составляет 225,51 К, соответственно А = 2,72. Рассчитанная согласно уравнению (8) температурная зависимость ∆(Т), представленная на рис. 6, была ис- пользована для расчета ∆σ(Т) по методике, предложен- ной в работах [9,21] для улучшения совпадения с экс- периментом. Как видно на рис. 4, в этом случае рассчитанные значения ln ∆σ(1/T) хорошо согласуются с экспериментальными данными. Из представленных данных (рис. 6) также видно, что в CdBa2Cu3O7–δ вели- чина псевдощели при уменьшении температуры снача- ла возрастает, а затем, при приближении температуры к Тс, пройдя через максимум, уменьшается за счет увели- чения избыточной проводимости. Такое поведение ∆* при уменьшении температуры, аналогичное обнару- женному в наших экспериментах (рис. 6), впервые на- блюдалось на пленках YBCO [9,21] с разным содержа- нием кислорода и, по-видимому, является типичным для купратных ВТСП. Таким образом, можно сказать, что, как и в YBCO, в CdBa2Cu3O7–δ возможно образо- вание локальных пар при температурах заметно выше критической Т* >> Тс, что и создает условия для обра- зования псевдощели [11] с последующим установлени- ем фазовой когерентности флуктуационных куперов- ских пар при Т < Tc. Анализ результатов исследований также показал, что длины когерентности куперовских пар (1,7; 1,95 и 2,0 Å), а также величины постоянной межплоскостного спаривания (0,084; 0,105 и 0,117) мало изменяются в процессе эксперимента. Это может служить доказа- тельством правильности проведенного нами анализа и Рис. 5. (а) Температурные зависимости σ–2 для основного СП перехода. Сплошная прямая — экстраполяция 3D-облас- ти, пересечение которой с осью температур определяет .mf cТ (б) Зависимость ln Δσ от ln .ε Прямые линии — теория АЛ для 3D (λ = –1/2) и 2D (λ = –1) флуктуаций. Стрелкой обо- значена температура кроссовера. Рис. 6. Температурная зависимость псевдощели ∆* в ОД CdBa2Cu3O7–δ. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 639 В.М. Алиев, С.С. Рагимов, Р.И. Селим-заде подтверждает сделанные выводы о возможности фор- мирования в оптимально допированном CdBa2Cu3O7–δ флуктуационных куперовских пар при очень высоких температурах. Заключение Возможность описания избыточной проводимости Δσ, измеряемой в области обнаруженных в экспери- менте минимумов на зависимости ρ(Т), в рамках клас- сических теорий сверхпроводящих флуктуаций, на наш взгляд, прямо указывает на возможность образо- вания флуктуационных куперовских пар в исследуе- мом образце при T > Tmin >> Tc. Это позволяет гово- рить о том, что в CdBa2Cu3O7–δ наблюдается попытка СП фазового перехода при Тmin. Этот вывод представ- ляется нам наиболее интересным и значимым резуль- татом наших исследований. В то же время вопрос о том, почему при дальнейшем уменьшении температу- ры сопротивление образца восстанавливается, остается открытым. Расчет длины когерентности и постоянной межплоскостных спариваний для предполагаемых СП переходов при температурах 275 и 252 К, а также для основного СП перехода при Т = 86,6 К показал, что значения этих величин практически не меняются, что может служить доказательством правильности прове- денного нами анализа. Впервые на основе эксперимен- тальных данных по проводимости и проведенных рас- четов было подтверждено образование псевдощели в CdBa2Cu3O7–δ с Тс = 86,6 К и проведена оценка ее тем- пературной зависимости. 1. Г.Г. Сергеева, А.А. Сорока, ФНТ 33, 864 (2007) [Low Temp. Phys. 33, 659 (2007)]. 2. А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев, ФНТ 32, 753 (2006) [Low Temp. Phys. 32, 576 (2006)]. 3. Г.Г. Сергеева, ФНТ 32, 761 (2006) [Low Temp. Phys. 32, 582 (2006)]. 4. М.А. Оболенский, Р.В. Вовк, А.В. Бондаренко, ФНТ 32, 1488 (2006) [Low Temp. Phys. 32, 1131 (2006)]. 5. Е.Б. Амитин, К.Р. Жданов, А.Г. Блинов, М.Ю. Каменева, Ю.А. Ковалевская, Л.П. Козеева, И.Е. Пауков, ФНТ 31, 323 (2005) [Low Temp. Phys. 31, 241 (2005)]. 6. М.В. Садовский, УФН 171, 539 (2001). 7. М.Р. Трунин, УФН 175, 1017 (2005). 8. Л.А. Боярский, ФНТ 32, 1078 (2006) [Low Temp. Phys. 32, 819 (2006)]. 9. А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев, ФНТ 32, 139 (2006) [Low Temp. Phys. 32, 99 (2006)]. 10. T. Timusk and B. Statt, Rep. Prog. Phys. 62, 161 (1999). 11. А.И. Головашкин, ВТСП — необычные объекты физики твердого тела, препринт №10, ФИАН им. П.Н. Лебедева, Москва (2005). 12. L. Taillefer, Ann. Rev. Condens. Matter Phys. 1, 51 (2010). 13. Rui-Hua. He, M. Hashimoto, H. Karapetyan, J.D. Koralek, J.P. Hinton, J.P. Testaud, V. Nathan, Y. Yoshida, Hong Yao, K. Tanaka, W. Meevasana, R.G. Moore, D.H. Lu, S.-K. Mo, M. Ishikado, H. Eisaki, Z. Hussain, T.P. Devereaux, S.A. Kivelson, J. Orenstein, A. Kapitulnik, and Z.-X. Shen, Science 331, 1579 (2011). 14. В.М. Локтев, ФНТ 22, 3 (1996) [Low Temp. Phys. 22, 2 (1996)]. 15. A.A. Abrikosov, Phys. Rev. B 64, 104521 (2001). 16. J.L. Tallon and J.W. Loram, Physica C 349, 53 (2001). 17. H. Alloul, T. Ohno, and P. Mendels, Phys. Rev. Lett. 63, 1700 (1989). 18. L.G. Aslamazov and A.L. Larkin, Phys. Lett. A 26, 238 (1968). 19. S. Hikami and A.I. Larkin, Mod. Phys. Lett. B 2, 693 (1988). 20. Д.Д. Прокофьев, М.П. Волков, Ю.А. Бойков, ФТТ 45, 1168 (2003). 21. А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев, ФНТ 35, 227 (2009) [Low Temp. Phys. 35, 169 (2009)]. 22. В.М. Алиев, С.А. Алиев, С.С. Рагимов, Г.Дж. Султанов, Б.А. Таиров, ФНТ 37, 351 (2011) [Low Temp. Phys. 37, 273 (2011)]. 23. Ю.М. Байков, В.Э. Гасумянц, С.А. Казьмин, В.И. Кайданов, В.И. Смирнов, В.А. Целищев, СФХТ 3, 254 (1990). 24. И.Г. Гусаковская, С.И. Приумова, Л.О. Атовмян, СФХТ 3, 1980 (1990). 25. Б.Я. Сухаревский, Е.О. Цыбульский, Н.Е. Письменова, А.М. Быков, Ф.А. Бойко, Г.Ю. Бочковая, Г.Е. Шаталова, ФНТ 14, 1108 (1988) [Sov. J. Low Temp. Phys. 14, 608 (1988)]. 26. А.В. Леонтьева, Г.А. Маринин, В.М. Свистунов, Б.Я. Сухаревский, Тез. докл. 2-ой Всесоюзн. конф. по ВТСП, Киев, 3, 199 (1989). 27. И.Г. Гусаковская, С.И. Пирумова, Л.О. Атовмян, СФХТ 2, 61 (1989). 28. K. Maki, Prog. Theor. Phys. 39, 897 (1968); R.S. Tompson, Phys. Rev. B 1, 327 (1970). 29. B. Oh, K. Char, A.D. Kent, M. Naito, M.R. Beasley, T.K. Geballe, R.H. Hammond, A. Kapiltunik, and J.M. Graybeal, Phys. Rev. B 37, 7861 (1988). 30. А.Л. Соловьев, H.-U. Habermeier, and T. Haage, ФНТ 28, 24 (2002) [Low Temp. Phys. 28, 17 (2002)]. 31. Y.B. Xie, Phys. Rev. B 46, 13997 (1992). 32. А.А. Варламов, Д.В. Ливанов, ЖЭТФ 98, 584 (1990). 33. V.J. Emery, S.A. Kivelson, and O. Zachar, Phys. Rev. B 56, 6120 (1997). 34. V.B. Geshkenbein, L.B. Ioffe, and A.I. Larkin, Phys. Rev. B 55, 3173 (1997). 35. E. Babaev and H. Kleinert, Phys. Rev. B 59, 12083 (1999). 36. А.Ф. Прекул, В.А. Рассохин, А.Б. Рольщиков, Н.И. Ще- голихина, Сверхпроводимость: физика, химия, техника 3, 381 (1990). 640 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 Псевдощель в CdBa2Cu3O7–δ ВТСП материале Pseudogap in CdBa2Cu3O7–δ HTSC material V.M. Aliev, S.S. Ragimov, and R.I. Selim-zade The long-life minima on the ρ(T) dependence (at Tmin1 = 275 K and Tmin2 = 252 K) in CdBa2Cu3O7–δ (Tс = 86,6 K) have been revealed. It is shown that the observed excess conductivity ∆σ(T) around Tmin fol- lows the classic Aslamazov–Larkin fluctuation theory. This suggests that the formation of Cooper electron pairs at T >> Tc in CdBa2Cu3O7–δ is quite possible. The experimental data are used to calculate coherence lengths ξc(0), 2D–3D crossover temperature Tcr, and interlayer coupling strength. The value and tempera- ture dependence of pseudogap have been calculated for a minimum-free sample which proves to be typical of cuprate NTSC. PAСS: 74.25. F– Transport properties. Keywords: CdBa2Cu3O7–δ, superconductivity, pseudo- gap, coherence length, crossover temperature, excess conductivity, interlayer coopering strength. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 6 641

Псевдощель в CdBa₂Cu₃O₇–δ ВТСП материале

Institution

Ähnliche Einträge