Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K
Впервые исследована флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y (YBCO) с T ≈ 80 К. В отличие от оптимально допированных образцов, обнаружен переход от механизма рассеяния флуктуационных пар Маки-Томпсона к механизму Лоуренца-До-ниаха, а при приближении температуры к Tc к механизму Асламазова-Л...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2002 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2002
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129272 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc»80 K / А.Л. Соловьев, H.-U. Habermeier T. Haage // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 2. — С. 144-156. — Бібліогр.: 58 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860105242352287744 |
|---|---|
| author | Соловьев, А.Л. Habermeier, H.-U. Haage, T. |
| author_facet | Соловьев, А.Л. Habermeier, H.-U. Haage, T. |
| citation_txt | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc»80 K / А.Л. Соловьев, H.-U. Habermeier T. Haage // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 2. — С. 144-156. — Бібліогр.: 58 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Впервые исследована флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y (YBCO) с T ≈ 80 К. В отличие от оптимально допированных образцов, обнаружен переход от механизма рассеяния флуктуационных пар Маки-Томпсона к механизму Лоуренца-До-ниаха, а при приближении температуры к Tc к механизму Асламазова-Ларкина. Показано, что длина когерентности ξc(0) вдоль оси с и время фазовой релаксации флуктуационных пар τφ(100 К) определяются температурой именно второго перехода. Обнаруженные особенности как флуктуационной проводимости, так и резистивного поведения резко усиливаются при приближении Tc к 80 К, вероятно, вследствие значительного увеличения интенсивности магнитного взаимодействия в ВТСП при этих температурах. Несмотря на это, измеренное для двух образцов tj (100 К)=(3,35 ± 0,01)×10⁻¹³ с, т.е. такое же, как и для оптимально допированных YBCO пленок. Показано, что зависимость ξc(0) от Tc подчиняется стандартной теории сверхпроводимости. Проанализированы механизмы рассеяния носителей заряда и сверхпроводящего спаривания в YBCO.
The fluctuation conductivity in YBa₂Cu₃O₇₋y (YBCO) films with T≈80 K is investigated for the first time. Unlike the optimally doped samples, these films exhibit a transition from a Maki–Thompson (MT) mechanism for the scattering of fluctuational pairs to a Lawrence–Doniach (LD) mechanism and, as the temperature approaches Tc, to an Aslamazov–Larkin (AL) mechanism. It is shown that the coherence length ξc(0) along the c axis and the phase relaxation time τφ(100 K) of the fluctuational pairs are determined by the temperature of this second transition. The features observed on both the fluctuation conductivity and resistive behavior are sharply enhanced as Tc approaches 80 K, probably because of a significant increase in the intensity of the magnetic interaction in high- Tc superconductors at these temperatures. In spite of this, for two samples a value τφ(100 K)=(3.35±0.01)×10⁻¹³ s is measured, i.e., the same value as for optimally doped YBCO films. It is shown that the dependence of ξc(0) on Tc obeys the standard theory of superconductivity. The mechanisms for the scattering of charge carriers and the superconducting pairing in YBCO are analyzed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2, c. 144–156Ñîëîâüåâ À. Ë., Habermeier H.-U. and Haage T.Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II. YBCO ïëåíêè ñ Tc ≅ 80 ÊSolovjov A. L., Habermeier H.-U., and Haage T.Fluctuation conductivity in YBa2Cu3O7−y films of various oxygen content. II. YBCO film with Tc ≈ 80 K
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ
YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì
êèñëîðîäà. II. YBCO ïëåíêè ñ Tc ≈ 80 Ê
À. Ë. Ñîëîâüåâ
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á. È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
Å-mail: solovjov@ilt.kharkov.ua
H.-U. Habermeier and T. Haage
Max-Planck-Institute fu..r Festkorperforschung, Heisenbergstr. 1, 70569 Stuttgart, Germany
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 6 èþíÿ 2001 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 22 íîÿáðÿ 2001 ã.
Âïåðâûå èññëåäîâàíà ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7−y (YBCO)
ñ T ≈ 80 Ê.  îòëè÷èå îò îïòèìàëüíî äîïèðîâàííûõ îáðàçöîâ, îáíàðóæåí ïåðåõîä îò
ìåõàíèçìà ðàññåÿíèÿ ôëóêòóàöèîííûõ ïàð Ìàêè–Òîìïñîíà ê ìåõàíèçìó Ëîóðåíöà–Äî-
íèàõà, à ïðè ïðèáëèæåíèè òåìïåðàòóðû ê Tc ê ìåõàíèçìó Àñëàìàçîâà–Ëàðêèíà. Ïîêàçà-
íî, ÷òî äëèíà êîãåðåíòíîñòè ξc(0) âäîëü îñè ñ è âðåìÿ ôàçîâîé ðåëàêñàöèè ôëóêòóàöèîí-
íûõ ïàð τϕ (100 Ê) îïðåäåëÿþòñÿ òåìïåðàòóðîé èìåííî âòîðîãî ïåðåõîäà. Îáíàðóæåííûå
îñîáåííîñòè êàê ôëóêòóàöèîííîé ïðîâîäèìîñòè, òàê è ðåçèñòèâíîãî ïîâåäåíèÿ ðåçêî
óñèëèâàþòñÿ ïðè ïðèáëèæåíèè Tc ê 80 Ê, âåðîÿòíî, âñëåäñòâèå çíà÷èòåëüíîãî óâåëè÷åíèÿ
èíòåíñèâíîñòè ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ÂÒÑÏ ïðè ýòèõ òåìïåðàòóðàõ. Íåñìîòðÿ íà
ýòî, èçìåðåííîå äëÿ äâóõ îáðàçöîâ τϕ (100 Ê) = (3,35 ± 0,01)⋅10−13 ñ, ò.å. òàêîå æå, êàê è
äëÿ îïòèìàëüíî äîïèðîâàííûõ YBCO ïëåíîê. Ïîêàçàíî, ÷òî çàâèñèìîñòü ξc(0) îò Tc
ïîä÷èíÿåòñÿ ñòàíäàðòíîé òåîðèè ñâåðõïðîâîäèìîñòè. Ïðîàíàëèçèðîâàíû ìåõàíèçìû ðàñ-
ñåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà è ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â YBCO.
Óïåðøå äîñëiäæåíî ôëóêòóàöiéíó ïðîâiäíiñòü ó ïëiâêàõ YBa2Cu3O7−y (YBCO) ç
T ≈ 80 Ê. Íà âiäìiíó âiä îïòèìàëüíî äîïîâàíèõ çðàçêiâ, âèÿâëåíî ïåðåõiä âiä ìåõàíiçìó
ðîçñiÿííÿ ôëóêòóàöiéíèõ ïàð Ìàêi–Òîìïñîíà äî ìåõàíiçìó Ëîóðåíöà–Äîíiàõà, à ïðè
íàáëèæåííi òåìïåpàòópè äî Tc äî ìåõàíiçìó Àñëàìàçîâà–Ëàðêiíà. Ïîêàçàíî, ùî äîâæèíà
êîãåðåíòíîñòi ξc(0) âçäîâæ îñ³ ñ òà ÷àñ ôàçîâî¿ ðåëàêñàöi¿ ôëóêòóàöiéíèõ ïàð τϕ (100 Ê)
âèçíà÷àþòüñÿ òåìïåpàòópîþ ñàìå äðóãîãî ïåðåõîäó. Âèÿâëåíi îñîáëèâîñòi ÿê ôëóêòóàöié-
íî¿ ïðîâiäíîñòi, òàê i ðåçèñòèâíî¿ ïîâåäiíêè ðiçêî ïîñèëþþòüñÿ ïðè íàáëèæåííi Tc äî
80 Ê, ìàáóòü, âíàñëiäîê çíà÷íîãî çáiëüøåííÿ iíòåíñèâíîñòi ìàãíiòíî¿ âçàºìîäi¿ â ÂÒÍÏ
ïðè öèõ òåìïåðàòóðàõ. Íåçâàæàþ÷è íà öå, âèìiðÿíå äëÿ äâîõ çðàçêiâ τϕ (100 Ê) = (3,35 ±
± 0,01)⋅10−13 ñ, òîáòî òàêå ñàìå, ÿê i äëÿ îïòèìàëüíî äîïîâàíèõ YBCO ïëiâîê. Ïîêàçàíî,
ùî çàëåæíiñòü ξc(0) âiä Tc ïiäïîðÿäêîâóºòüñÿ ñòàíäàðòíié òåîði¿ íàäïðîâiäíîñòi. Ïðîàíàëi-
çîâàíî ìåõàíiçìè ðîçñiÿííÿ íîñi¿â çàðÿäó òà íàäïðîâiäíîãî ñïàðþâàííÿ ó ÂÒÍÏ.
PACS: 74.40.+k
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ââåäåíèå
Õîðîøî èçâåñòíî [1–4], ÷òî çàâèñèìîñòü ïðî-
äîëüíîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρxx(T) â ñèñòå-
ìàõ YBa2Cu3O7−y (YBCO) ïðîïîðöèîíàëüíà Ò â
àíîìàëüíî øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð. Îäíà-
êî ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû ρxx(T) â êîíå÷-
© À. Ë. Ñîëîâüåâ, H.-U. Habermeier and T. Haage, 2002
íîì èòîãå âñå æå îòêëîíÿåòñÿ âíèç îò ëèíåéíîé
çàâèñèìîñòè ïðè íåêîòîðîé õàðàêòåðèñòè÷åñêîé
òåìïåðàòóðå T∗ 0 >> Tc (Tc — òåìïåðàòóðà ðåçèñ-
òèâíîãî ïåðåõîäà), ïðèâîäÿ ê âîçíèêíîâåíèþ èç-
áûòî÷íîé ïðîâîäèìîñòè σ′ = σ(T) − σN(T), èëè:
σ′(T) = [ρN(T) − ρ(T)]/[ρN(T)ρ(T)] . (1)
Çäåñü ρ(T) = ρxx(T) — èçìåðÿåìîå óäåëüíîå ñî-
ïðîòèâëåíèå, à ρN(T) = αT + b îïðåäåëÿåò ñîïðî-
òèâëåíèå îáðàçöà â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè, ýêñ-
òðàïîëèðîâàííîå â îáëàñòü íèçêèõ òåìïåðàòóð.
Êàê ïîäðîáíî ïîêàçàíî â íàøåé ðàáîòå [5], ëè-
íåéíàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ
ÂÒÑÏ íàõîäèò îáúÿñíåíèå â ðàìêàõ ìîäåëè
«nearly antiferromagnetic Fermi liquid» (NAFL)
[6], êîòîðàÿ òàêæå îáúÿñíÿåò è àíîìàëüíóþ òåì-
ïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà Õîëëà
RH ∝ 1/T. Òåîðèÿ NAFL ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ðàñ-
ñåÿíèå â ÂÒÑÏ îïðåäåëÿåòñÿ ñóùåñòâóþùèì â
òàêèõ âåùåñòâàõ àíòèôåððîìàãíèòíûì âçàèìî-
äåéñòâèåì Veff . Ñîãëàñíî òåîðèè NAFL, ëèíåé-
íàÿ çàâèñèìîñòü ρxx(T) ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ
ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê äîñòîâåðíûé ïðèçíàê
íîðìàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû, êîòîðîå õàðàêòå-
ðèçóåòñÿ ñòàáèëüíîñòüþ ïîâåðõíîñòè Ôåðìè, à
ñëåäîâàòåëüíî, è ñòàáèëüíîñòüþ èíòåíñèâíîñòè
ðàññåÿíèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé. Ïðè óìåíüøå-
íèè òåìïåðàòóðû íèæå T∗ (T∗ ≥ T∗ 0) â ìàãíèòíîì
ïîâåäåíèè ñèñòåìû ðåàëèçóåòñÿ ïñåâäîùåëåâîé
(ÏÙ) ðåæèì, êîòîðûé õàðàêòåðèçóåòñÿ èçìåíå-
íèåì ñïåêòðà ìàãíèòíûõ ôëóêòóàöèé, à òàêæå
íàëè÷èåì ñèëüíîé òåìïåðàòóðíîé âàðèàöèè çîí-
íîé ñòðóêòóðû êâàçè÷àñòèö, ÷òî äîëæíî ïðèâî-
äèòü ê ýâîëþöèè ïîâåðõíîñòè Ôåðìè [6,7] è, êàê
ñëåäñòâèå, ê óìåíüøåíèþ èíòåíñèâíîñòè ðàññåÿ-
íèÿ. Ïðè ýòîì ïàðàìåòðû ÂÒÑÏ ìåíÿþòñÿ íà-
ñòîëüêî íåïðåäñêàçóåìî, ÷òî â ýòîì èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð íè NAFL, íè äðóãèå òåîðèè íå îïèñû-
âàþò ýêñïåðèìåíò. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî
èíòåíñèâíîñòü Veff è åãî âëèÿíèå íà òåìïåðàòóð-
íûé õîä ñîïðîòèâëåíèÿ çàìåòíî óìåíüøàþòñÿ ñ
âîçðàñòàíèåì êèñëîðîäíîãî èíäåêñà ∆y = (7 − y) â
YBCO, âåðîÿòíî, âñëåäñòâèå ñíèæåíèÿ âëèÿíèÿ
ñïèíîâûõ êîððåëÿöèé ïî ìåðå äîïèðîâàíèÿ [1],
÷òî ïîäòâåðæäàåòñÿ è ðåçóëüòàòàìè íåäàâíèõ îï-
òè÷åñêèõ èçìåðåíèé [8,9]. Ñîîòâåòñòâåííî äîëæ-
íà óìåíüøàòüñÿ è T∗ . Òàê, äëÿ îïòèìàëüíî äîïè-
ðîâàííûõ (ÎÄ) ñèñòåì YBCO ñ Tc ≅ 90 Ê òåîðèÿ
[6,7] äàåò T∗ ≅ 110 Ê, ïîêàçûâàÿ, ÷òî â äàííîì
ñëó÷àå êðîññîâåð â ìàãíèòíîì ïîâåäåíèè ñèñòåìû
è ïåðåõîä â ÏÙ ðåæèì ïðîèñõîäÿò î÷åíü áëèçêî
ê Tc . Òàêèì îáðàçîì, ïðè óìåíüøåíèè èíòåíñèâ-
íîñòè ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ÂÒÑÏ òåìïå-
ðàòóðíàÿ îáëàñòü ñïèí-ùåëåâîãî ïîâåäåíèÿ áû-
ñòðî óìåíüøàåòñÿ [10], òîãäà êàê Tc âîçðàñòàåò.
Äàííûé ðåçóëüòàò ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî â
îñíîâå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ
ëåæàò ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòîðûå íå
ðàññìàòðèâàþòñÿ íè NAFL, íè äðóãèìè òåîðèÿìè,
èçó÷àþùèìè ìåõàíèçìû ðàññåÿíèÿ íîðìàëüíûõ
íîñèòåëåé â òàêèõ ñâåðõïðîâîäíèêàõ [6].
Îáû÷íî èçáûòî÷íàÿ ïðîâîäèìîñòü òðàêòóåòñÿ
êàê ïðåäñêàçûâàåìàÿ òåîðèåé Àñëàìàçîâà–Ëàðêè-
íà [11] ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü (ÔÏ) [5],
è óðàâíåíèå (1) øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ âû÷èñ-
ëåíèÿ σ′(T) èç ýêñïåðèìåíòà [12–18]. Êàê áûëî
ïîêàçàíî â [5,18], äëÿ ÎÄ YBCO ñèñòåì òàêîå
óòâåðæäåíèå ïðàâîìåðíî, ïî êðàéíåé ìåðå, â èí-
òåðâàëå òåìïåðàòóð Tc < T < Tc0 = (105 ± 5) Ê.
Òàêèì îáðàçîì, èìåííî èçó÷åíèå ÔÏ äàåò âîç-
ìîæíîñòü ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î ìåõàíèçìàõ
ðàññåÿíèÿ è ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ ïðè
ïðèáëèæåíèè òåìïåðàòóðû ê Tc [5]. Îäíàêî íå-
ñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ðàáîò, ïîñâÿ-
ùåííûõ äàííîé ïðîáëåìå, ïî-ïðåæíåìó íåò ÿñ-
íîñòè â âîïðîñå î òîì ÿâëÿåòñÿ ëè èçáûòî÷íàÿ
ïðîâîäèìîñòü â ÂÒÑÏ ïðè T > Tc0 ïîëíîñòüþ
ÔÏ, ïîñêîëüêó T∗ 0 ≅ (160 ± 30) Ê äëÿ OÄ YBCO
ïëåíîê [19] è ìîíîêðèñòàëëîâ [14,15] è áûñòðî
âîçðàñòàåò äî T∗ 0 ≅ 250 Ê [5] ïðè óìåíüøåíèè
ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà â îáðàçöå [20]. Ìû ïðåä-
ïðèíÿëè ïîïûòêó îòâåòèòü íà ýòîò âîïðîñ íà îñíî-
âàíèè àíàëèçà ôëóêòóàöèîííîé ïðîâîäèìîñòè,
âïåðâûå èçìåðåííîé íà ñïåöèàëüíî ïðèãîòîâëåí-
íîì íàáîðå õîðîøî ñòðóêòóðèðîâàííûõ ïëåíîê
YBa2Cu3O7−y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà.
 ðàáîòå [5] íàìè àíàëèçèðóåòñÿ ÔÏ â îáðàçöå
F1 (Tc ≅ 87,4 Ê), áëèçêîì ê OÄ ñèñòåìàì, è
îáðàçöå F6 (Tc ≅ 54,2 Ê), ïðåäñòàâëÿþùåì î÷åíü
ñëàáî äîïèðîâàííûå (ÑÄ) ñèñòåìû, à òàêæå îáî-
ñíîâûâàþòñÿ îñíîâíûå ïðèíöèïû àíàëèçà ÔÏ â
ÂÒÑÏ. Îäíàêî ïîâåäåíèå ÔÏ â êóïðàòàõ ñ ïðî-
ìåæóòî÷íîé Tc (Tc ≅ 80 K) íå èññëåäîâàëîñü.
Íàäî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî èçó÷åíèå òàêèõ YBCO
ñèñòåì ïðåäñòàâëÿåò è ñàìîñòîÿòåëüíûé èíòåðåñ.
Êàê îòìå÷åíî âûøå, èíòåíñèâíîñòü ìàãíèòíîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, è èíòåíñèâíîñòü
ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà â ÂÒÑÏ óìåíüøàþòñÿ
ñ ðîñòîì ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà [1,5,8,10]. Òàêèì
îáðàçîì, åñëè â ÑÄ îáðàçöàõ ñ Tc ≤ 60 K èíòåí-
ñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ìàãíèòíûì âçà-
èìîäåéñòâèåì [6], òî â OÄ ñèñòåìàõ îíà â îñíîâíîì
îáóñëîâëåíà ñèëüíûìè ýëåêòðîííûìè êîððåëÿöè-
ÿìè [9,18,21]. Îòìåòèì, ÷òî çàâèñèìîñòü Tc îò
ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà îêàçûâàåòñÿ íåìîíîòîííîé
[9,20,22], óêàçûâàÿ íà èçìåíåíèå ìåõàíèçìà ðàñ-
ñåÿíèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé â ÂÒÑÏ ïðè ∆y ≅
≅ 0,12 [9,22], ò.å. êàê ðàç â îáðàçöàõ ñ Tc ≅ 80 Ê.
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 145
Ñëåäîâàòåëüíî, â ïëåíêàõ YBCO, Tc êîòîðûõ
ïîðÿäêà 80 Ê, ïðåäïîëàãàåòñÿ ñîñóùåñòâîâàíèå
ìàãíèòíîãî è êîððåëÿöèîííîãî âçàèìîäåéñòâèé,
÷òî, âåðîÿòíî, è îáúÿñíÿåò èõ âåñüìà ñïåöèôè÷åñ-
êèå ñâîéñòâà, ïðîÿâëÿþùèåñÿ ïðè èçìåðåíèè çà-
âèñèìîñòè ρxx(T) [1,20] è ýôôåêòà Õîëëà [22,23].
Åñòåñòâåííî, ìû îæèäàëè îáíàðóæèòü ñîîòâåòñò-
âóþùèå îñîáåííîñòè è ïðè èçó÷åíèè ÔÏ â òàêèõ
îáðàçöàõ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå â ðàìêàõ ðàçâèòîãî â [5]
íîâîãî ïîäõîäà ê àíàëèçó ÔÏ â ÂÒÑÏ èññëåäóåò-
ñÿ çàâèñèìîñòü σ′(T) â ïëåíêàõ YBCO ñ Tc ≅ 80 Ê.
Êðîìå òîãî, ñîïîñòàâëÿþòñÿ è àíàëèçèðóþòñÿ íà-
øè ðàííèå ðåçóëüòàòû, âêëþ÷àÿ èçìåðåíèå ÔÏ
íà OÄ è ÑÄ ïëåíêàõ YBCO [5] è ñâåðõðåøåòêàõ
YBCO–PrBCO [16,18]. Íà îñíîâàíèè òàêîãî àíà-
ëèçà ðàññìàòðèâàþòñÿ âîçìîæíûå ìåõàíèçìû çà-
ðîæäåíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ
Ïðè èçãîòîâëåíèè îáðàçöîâ ñòîÿëà çàäà÷à ïî-
ëó÷èòü YBCO ïëåíêè ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì
êèñëîðîäà, íî ñ õîðîøåé ñòðóêòóðîé, ÷òî ïðåäïî-
ëàãàëî âûñîêóþ âåðîÿòíîñòü îáíàðóæåíèÿ ôëóêòóà-
öèîííîãî âêëàäà Ìàêè–Òîìïñîíà â çàâèñèìîñòü
σ′(T) [5]. Ïëåíêè èçãîòàâëèâàëèñü ñ ïîìîùüþ
ëàçåðíîãî íàïûëåíèÿ íà ïîäëîæêè SrTiO3 (100).
Ýòîò ìåòîä [24] îáåñïå÷èâàåò âîñïðîèçâîäèìîå
ïîëó÷åíèå ñ-îðèåíòèðîâàííûõ ýïèòàêñèàëüíûõ
ïëåíîê YBCO, ÷òî êîíòðîëèðîâàëîñü èññëåäîâà-
íèåì ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåíòãåíîâñêèõ è ðàìàíîâ-
ñêèõ ñïåêòðîâ. Ïîäðîáíî ìåòîäèêà èçãîòîâëåíèÿ
îáðàçöîâ îïèñàíà â [5].
Èññëåäîâàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ρxx
îáðàçöîâ F3 (Tc ≅ 81,4 Ê) è F4 (Tc ≅ 80,3 Ê)
òîëùèíîé d0 (ðèñ. 1). Íà âñòàâêå íà ðèñ. 1 ïðè-
âåäåíà çàâèñèìîñòü ρxx(T) äëÿ îáðàçöà F4 â íóëå-
âîì ìàãíèòíîì ïîëå (êðèâàÿ 1), ïîêàçûâàþùàÿ
êàê îïðåäåëÿëàñü Tc , è ïðè B = 600 ìÒë (êðèâàÿ
2), ïîäòâåðæäàþùàÿ ôàçîâóþ îäíîðîäíîñòü îá-
ðàçöîâ. Ïàðàìåòðû îáðàçöîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1.
Ñðàâíèâàÿ ýòè ðåçóëüòàòû ñ àíàëîãè÷íûìè çàâè-
ñèìîñòÿìè, ïîëó÷åííûìè äëÿ ìîíîêðèñòàëëîâ
[20], ìîæíî îöåíèòü êèñëîðîäíûé èíäåêñ èññëå-
äóåìûõ îáðàçöîâ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ∆y ≅ 6,8
(îáðàçåö F3) è ∆y ≅ 6,78 (îáðàçåö F4).
Êàê âèäíî íà ðèñ. 1, óìåíüøåíèå Tc âñåãî ëèøü
íà 1 Ê ïðèâîäèò ê ðåçêîìó ðîñòó ñîïðîòèâëåíèÿ:
ρ(100 Ê)(F4)/ρ(100 Ê)(F3) ≈ 1,6 (ñì. òàáë. 1), êî-
òîðîå, âåðîÿòíî, ìîæíî ïðèïèñàòü îæèäàåìîìó
óñèëåíèþ âëèÿíèÿ ñïèíîâûõ ôëóêòóàöèé íà ìå-
õàíèçì ðàññåÿíèÿ [6]. Ïðè ýòîì T∗ 0 äëÿ îáðàçöà
F4 âîçðàñòàåò äî 210 Ê, à âûøå T ∼ 250 Ê íà
çàâèñèìîñòè ρxx(T) íàáëþäàåòñÿ çàìåòíûé ïðî-
äîëüíûé èçãèá, âîçíèêàþùèé âñëåäñòâèå óñèëå-
íèÿ ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ [6]. Òàêèì îáðàçîì, ðåçèñ-
òèâíàÿ êðèâàÿ ïðèîáðåòàåò ôîðìó, òèïè÷íóþ äëÿ
80-êåëüâèíîâûõ ïëåíîê YBCO [23] ñ îòíîñèòåëü-
íî êîðîòêèì (210–250 Ê) ëèíåéíûì ó÷àñòêîì. Â
ñîîòâåòñòâèè ñ ìîäåëüþ NAFL è ðàçâèâàåìûì
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ñîïðî-
òèâëåíèÿ äëÿ îáðàçöîâ F3 è F4; ïóíêòèð — ýêñòðàïî-
ëÿöèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè â îá-
ëàñòü íèçêèõ òåìïåðàòóð; íà âñòàâêå — ðåçèñòèâíûé
ïåðåõîä îáðàçöà F4 â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå (êðè-
âàÿ 1) è â ïîëå B = 0,6 Òë (êðèâàÿ 2).
Òàáëèöà 1
Ðåçèñòèâíûå ïàðàìåòðû îáðàçöîâ
Îáðàçåö d0 , A
° Tc , Ê ∆T , Ê Tc
mf , Ê
ρ (100 Ê),
ìêÎì⋅ñì
ρ (300 Ê),
ìêÎì⋅ñì
dρ/dT ,
ìêÎì⋅ñì⋅K−1 T∗ 0 , Ê
F3 850 81,4 5,0 84,55 237 760 2,61 200
F4 850 80,3 5,5 83,4 386 1125 3,55 210
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
146 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
íàìè â [5] ïîäõîäîì ê àíàëèçó ÔÏ â ÂÒÑÏ, ýòà
ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü, ýêñòðàïîëèðîâàííàÿ â îá-
ëàñòü íèçêèõ òåìïåðàòóð (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ íà
ðèñ. 1), êàê ðàç è îïðåäåëÿåò ρN(T), èñïîëüçóåìîå
äëÿ âû÷èñëåíèÿ σ′(T) ïî óðàâíåíèþ (1). Òàêèì
æå îáðàçîì îïðåäåëÿëîñü è ρN(T) äëÿ îáðàçöà F3,
äëÿ êîòîðîãî, êàê è îæèäàëîñü, íà çàâèñèìîñòè
ρxx(T) íàáëþäàåòñÿ áîëåå ïðîòÿæåííàÿ ëèíåéíàÿ
îáëàñòü (200–270 Ê). Íî ôàêòè÷åñêè íà ðåçèñòèâ-
íîé êðèâîé äëÿ îáðàçöà F3 îáíàðóæåíû òå æå
îñîáåííîñòè, ÷òî è äëÿ îáðàçöà F4, òîëüêî ìåíåå
âûðàæåííûå. Ðåçþìèðóÿ, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ðå-
çèñòèâíûå èçìåðåíèÿ ïîäòâåðäèëè ïðîãíîçèðóå-
ìîå ðåçêîå èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ YBCO ïëåíîê
ïðè ïðèáëèæåíèè Tc ê 80 Ê.
Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ
Îáùàÿ òåîðèÿ ÔÏ â ñëîèñòûõ ñâåðõïðîâîäíè-
êàõ ðàçðàáîòàíà Õèêàìè è Ëàðêèíûì (ÕË) [25] è
ïðåäñêàçûâàåò ïåðåõîä (êðîññîâåð) îò ôëóêòóà-
öèîííîãî ìåõàíèçìà Ìàêè–Òîìïñîíà (ÌÒ) [26] ê
ìåõàíèçìó Ëîóðåíöà–Äîíèàõà (ËÄ) [27], êîãäà
òåìïåðàòóðà ïðèáëèæàåòñÿ ê Tc . Çíàÿ òåìïåðàòó-
ðó êðîññîâåðà, ìîæíî îòðåäåëèòü êàê äëèíó êîãå-
ðåíòíîñòè ξc(0), òàê è âðåìÿ ôàçîâîé ðåëàêñàöèè
ôëóêòóàöèîííûõ ïàð τϕ , ïîñêîëüêó ÌÒ âêëàä
çàâèñèò îò τϕ [26]. Ñîïîñòàâëåíèå τϕ è òðàíñïîðò-
íîãî âðåìåíè íîñèòåëåé çàðÿäà τ ÿâëÿåòñÿ îïðåäå-
ëÿþùèì äëÿ ïîíèìàíèÿ ìåõàíèçìîâ ðàññåÿíèÿ è
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ. Òàêèì
îáðàçîì, íàëè÷èå ÌÒ âêëàäà ÿâëÿåòñÿ âåñüìà ñó-
ùåñòâåííûì äëÿ îòâåòà íà âîïðîñ î ïðèðîäå
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ.  ÷àñò-
íîñòè, â ðÿäå òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò ïðåäïîëàãàåò-
ñÿ, ÷òî íàëè÷èå çàìåòíûõ ÌÒ ôëóêòóàöèé èñêëþ-
÷àåò âîçìîæíîñòü íå s-ñïàðèâàíèÿ â êóïðàòàõ [28].
Îäíàêî äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè âîïðîñ î ôëóêòóà-
öèîííîì âêëàäå ÌÒ òèïà â êóïðàòàõ îñòàåòñÿ
äèñêóññèîííûì, ïîñêîëüêó, çà èñêëþ÷åíèåì èç-
ìåðåíèé íà ñâåðõðåøåòêàõ YBCO–PrBCO [18],
íàáëþäàòü ÌÒ âêëàä, à ñëåäîâàòåëüíî, è ÌÒ–ÀË
êðîññîâåð ïðè èçìåðåíèÿõ ÔÏ íå óäàâàëîñü íè íà
ìîíîêðèñòàëëàõ [14,15], íè íà òîíêèõ ïëåíêàõ
[13,17,19] YBCO.  ëó÷øåì ñëó÷àå ñîîáùàåòñÿ îá
ýêñòðàïîëÿöèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïëàâ-
íîé êðèâîé, ñîñòîÿùåé èç ñóììû ÀË è ÌÒ âêëà-
äîâ [15,19]. Ñòðîãî ãîâîðÿ, òàêîé ðåçóëüòàò ïðåä-
ñòàâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ñòðàííûì, ïîñêîëüêó ÌÒ
âêëàä ÷åòêî íàáëþäàåòñÿ ïðè èññëåäîâàíèè ìàã-
íèòîñîïðîòèâëåíèÿ íà òåõ æå ìîíîêðèñòàëëàõ
[15] è ñâåðõðåøåòêàõ [29], à òàêæå íà òîíêèõ
ïëåíêàõ YBCO [30–32].
Íà íàø âçãëÿä, ýòî îáóñëîâëåíî êàê ìèíèìóì
äâóìÿ ïðè÷èíàìè. Ïåðâàÿ — ýòî ïëîõàÿ ñòðóêòó-
ðà êåðàìèê [12] è ïåðâûõ òîíêèõ ÂÒÑÏ ïëåíîê
[13]. Êàê ñëåäñòâèå, äëÿ òàêèõ îáðàçöîâ õàðàê-
òåðíî ñèëüíîå íåóïðóãîå ðàññåÿíèå [33,34] è, ñî-
îòâåòñòâåííî, ñèëüíîå ðàñïàðèâàíèå. Â ðåçóëüòà-
òå òåìïåðàòóðíûé õîä ÔÏ â òàêèõ îáðàçöàõ
îïðåäåëÿåòñÿ ËÄ ìîäåëüþ [27], ïðåäñêàçûâàþ-
ùåé ïðè T → Tc ïëàâíûé ïåðåõîä ôëóêòóàöèîí-
íîãî ìåõàíèçìà ÀË òèïà îò 2D ê 3D ïîâåäåíèþ.
Ïðè ýòîì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ÌÒ âêëàä â ÔÏ
îòñóòñòâóåò. Âòîðàÿ ïðè÷èíà — ýòî íåîïðåäåëåí-
íîñòü ñ âûáîðîì Tc
mf — êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû
â ïðèáëèæåíèè ñðåäíåãî ïîëÿ, êîòîðàÿ èñïîëüçó-
åòñÿ ïðè ðàñ÷åòå σ′(T) [13–19], è, êàê ðåçóëüòàò, ñ
âûáîðîì ìåòîäèêè àíàëèçà [14,17,19]. Êàê ïîêàçà-
íî â [17], âûáîð Tc
mf î÷åíü ñèëüíî âëèÿåò íà
ðåçóëüòèðóþùèé íàêëîí çàâèñèìîñòè σ′(T) â 3D
îáëàñòè. Êàê ñëåäñòâèå, çíà÷åíèÿ τϕ (100 Ê), èç-
ìåðåííûå ðàçëè÷íûìè àâòîðàìè, ëåæàò â èíòåð-
âàëå îò 1⋅10−14 c [32] äî 3,5⋅10−14 c [18,29]. ×òîáû
óñòðàíèòü âòîðóþ ïðè÷èíó, â ðÿäå ðàáîò [17,34,
35] ïðåäëàãàþòñÿ òåîðåòè÷åñêèå ìîäåëè, ðàññìàò-
ðèâàþùèå èíîé ïîäõîä ê îïèñàíèþ ÔÏ â ÂÒÑÏ,
ïîäðîáíûé àíàëèç êîòîðûõ âûõîäèò çà ðàìêè
äàííîãî èññëåäîâàíèÿ. Îäíàêî îáùèì äëÿ íèõ
ÿâëÿåòñÿ ïðåäïîëîæåíèå îá îòñóòñòâèè ÌÒ âêëà-
äà, ÷òî ñ ó÷åòîì èçëîæåííîãî âûøå ïðåäñòàâëÿåò-
ñÿ ìàëî îáîñíîâàííûì.
Êàê ïîêàçàíî â [5], â îòëè÷èå îò ïðåäûäóùèõ
èññëåäîâàíèé çàâèñèìîñòü σ′(T) õîðîøî ñòðóêòó-
ðèðîâàííûõ ïëåíîê YBCO ïðè T0 < T < Tc0 ýêñ-
òðàïîëèðóåòñÿ èìåííî 2D ÌÒ âêëàäîì òåîðèè
Õèêàìè–Ëàðêèíà [25]
σ′MT =
=
e2
8h−d(1 − α/δ)
ln
(δ/α)[1 + α + (1 + 2α)1/2
1 + δ + (1 + 2δ)1/2
ε−1 .
(2)
Çäåñü α = 2ξc
2(T)/d2 = 2[ξc(0)/d]2ε−1 — ïàðàìåòð
ñâÿçè, ε = ln (T/Tc
mf) ≈ (T − Tc
mf)/Tc
mf — ïðèâå-
äåííàÿ òåìïåðàòóðà, d ≅ 11,7 A° — ðàññòîÿíèå
ìåæäó ïðîâîäÿùèìè ñëîÿìè CuO2 â YBCO è
δ = 1,203(l/ξab)(16/πh−)[ξc(0)/d]2kBTτϕ (3)
— ïàðàìåòð ðàñïàðèâàíèÿ. Ìíîæèòåëü 1,203(l/ξab),
â äàëüíåéøåì îáîçíà÷åííûé êàê β, ãäå l — äëèíà
ñâîáîäíîãî ïðîáåãà è ξab — äëèíà êîãåðåíòíîñòè
â ïëîñêîñòè ab, ó÷èòûâàåò ïðèáëèæåíèå ÷èñòîãî
ïðåäåëà, ââåäåííîå â òåîðèþ Áèåðè, Ìàêè è
Òîìïñîíîì (ÁÌÒ) [36] ïðè óñëîâèè, ÷òî íåëî-
êàëüíûìè ýôôåêòàìè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.  òî æå
âðåìÿ âáëèçè Tc (T < T0) âñåãäà ðåàëèçóåòñÿ 3D
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 147
ÀË ôëóêòóàöèîííûé ìåõàíèçì [11], îïðåäåëÿþ-
ùèé ÔÏ â ëþáîé òðåõìåðíîé ñèñòåìå:
σ′A L =
e2
32h−ξc(0)
ε−1/2 . (4)
Òàêèì îáðàçîì, â ýêñïåðèìåíòå â [5] íàáëþäàåòñÿ
ÌÒ–ÀË êðîññîâåð, â îòëè÷èå îò ïðåäñêàçûâàåìî-
ãî ÕË òåîðèåé ÌÒ–ËÄ ïåðåõîäà. Ñóùåñòâåííî,
÷òî ïðè ýòîì ìàñøòàáíûé ôàêòîð C3D , ââîäèìûé
â ðàñ÷åòû, ÷òîáû ó÷åñòü íåðàâíîìåðíîå ðàñïðåäå-
ëåíèå òîêà â îáðàçöå ïðè íàëè÷èè ñòðóêòóðíûõ
íåîäíîðîäíîñòåé [13–19], ðàâåí 1. Èç ôèçè÷åñêèõ
ïðåäñòàâëåíèé ÿñíî, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðà-
òóðû 3D ôëóêòóàöèîííûé ðåæèì áóäåò ñîõðà-
íÿòüñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà ñîõðàíÿåòñÿ âîçìîæíîñòü
äæîçåôñîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ïðîâî-
äÿùèìè ïëîñêîñòÿìè CuO2 , ò.å. ïîêà ξc(T) ≥ d
[37]. Ñëåäîâàòåëüíî, â äàííîì ñëó÷àå 2D–3D
êðîññîâåð äîëæåí ïðîèñõîäèòü ïðè ξc(T) ≅ d, òî
åñòü ïðè
ξc(0) ≅ dε1/2 , (5)
÷òî â äâà ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðåäñêàçûâàþò ÕË
[25] è ËÄ [27] òåîðèè. Áîëåå òîãî, äëÿ õîðîøî
ñòðóêòóðèðîâàííûõ îáðàçöîâ ËÄ ìîäåëü íå îòâå-
÷àåò ýêñïåðèìåíòó íè â îäíîì èç èíòåðåñóþùèõ
íàñ èíòåðâàëîâ òåìïåðàòóð [5].
 íàñòîÿùåé ðàáîòå âïåðâûå èññëåäîâàíû
ïëåíêè YBCO c Tc ≈ 80 Ê, èìåþùèå ãîðàçäî
áîëåå ñëîæíóþ çàâèñèìîñòü σ′(T), ÷åì ÎÄ è ÑÄ
ïëåíêè [5]. Êàê îòìå÷åíî âûøå, äëÿ àíàëèçà ÔÏ
èñêëþ÷èòåëüíî âàæíî îïðåäåëåíèå Tc
mf, ïîñêîëü-
êó âíå îáëàñòè êðèòè÷åñêèõ ôëóêòóàöèé σ′(T)
ÿâëÿåòñÿ ëèøü ôóíêöèåé ε = (T − Tc
mf)/Tc
mf [25].
Ïî-ïðåæíåìó ìû îïðåäåëÿëè Tc
mf ýêñòðàïîëÿöèåé
ëèíåéíîãî ó÷àñòêà çàâèñèìîñòè σ′−2(T) äî åe ïåðå-
ñå÷åíèÿ ñ îñüþ òåìïåðàòóð [5,13].  ýòîì ñëó÷àå
Tc
mf > Tc è ÿâëÿåòñÿ êàê ðàç òîé òåìïåðàòóðîé,
êîòîðàÿ îòäåëÿåò îáëàñòü ÔÏ îò îáëàñòè êðèòè-
÷åñêèõ ôëóêòóàöèé [13]. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà çàâè-
ñèìîñòü σ′−2(T) (òî÷êè) äëÿ îáðàçöà F4. Õîðîøî
âèäíà 3D îáëàñòü, ýêñòðàïîëèðóåìàÿ ïðÿìîé
ëèíèåé, åå ïåðåñå÷åíèå ñ îñüþ òåìïåðàòóð äàåò
Tc
mf ≅ 83,4 Ê. Îäíàêî ïî ñðàâíåíèþ ñ OÄ ïëåíêà-
ìè [5] äëÿ îáðàçöà F4 3D îáëàñòü íåñêîëüêî
êîðî÷å, à âûøå T0 ≈ 85,33 Ê ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ
çàâèñèìîñòü îòêëîíÿåòñÿ âëåâî îò ïðÿìîé, ÷òî
õàðàêòåðíî äëÿ ËÄ ìîäåëè [12–15,19]. Åñëè ïðè
T > T0 ðåàëèçóåòñÿ ôëóêòóàöèîííûé ìåõàíèçì ÌÒ
òèïà, òî äàííûå âñåãäà îòêëîíÿþòñÿ âïðàâî [5].
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü σ′(T) äëÿ
îáðàçöà F4, ó êîòîðîãî îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ
ÔÏ âûðàæåíû áîëåå ÷åòêî, ÷åì ó F3. Âèäíî, ÷òî,
êàê è â OÄ îáðàçöàõ, íèæå Tc0 ≈ 97,9 Ê çàâèñè-
ìîñòü σ′(T) õîðîøî ýêñòðàïîëèðóåòñÿ ÌÒ âêëà-
äîì ÕË òåîðèè (ðèñ. 3 êðèâàÿ 1). Îäíàêî çäåñü
ln (εc0) ≅ −1,75, ò.å. îáëàñòü 2D ôëóêòóàöèé çà-
ìåòíî äëèííåå. Áîëåå òîãî, ïðè äàëüíåéøåì
óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû íåîæèäàííî íàáëþäàåò-
ñÿ ïåðåõîä îò ôëóêòóàöèîííîãî ïîâåäåíèÿ ÌÒ ê
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü σ′−2 îò Ò äëÿ îáðàçöà F4 (òî÷êè);
ñïëîøíàÿ ïðÿìàÿ — ýêñòðàïîëÿöèÿ 3D îáëàñòè, ïåðå-
ñå÷åíèå êîòîðîé ñ îñüþ Ò îïðåäåëÿåò Tc
mf.
Ðèñ. 3. Ñîïîñòàâëåíèå ýêñïåpèìåíòàëüíîé çàâèñèìîñ-
òè ln (σ′) îò ln (ε) (òî÷êè) äëÿ îáðàçöà F4 (Tc
mf =
= 83,4 Ê) c ôëóêòóàöèîííûìè òåîðèÿìè: êðèâàÿ 1 —
ÌÒ âêëàä (C2D = 0,272, d = 11,7 A°), êðèâàÿ 2 — ËÄ
âêëàä (C3D = 0,71, d = 11,7 A°), êðèâàÿ 3 — ÀË
(3D) âêëàä (C3D = 0,632) è êðèâàÿ 4 — ÌÒ âêëàä
(C2D = 0,347, d = 11,7 A°). ξc(0) = (1,78 ± 0,01) A° .
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
148 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
ËÄ òèïó (êðèâàÿ 2) ïðè ln ε01 ≅ −2,81 (T01 ≈ 88,4 Ê),
îòìå÷åííîì íà ðèñ. 3 ñòðåëêîé. Îïðåäåëèâ ε01 ,
íåòðóäíî ïîëó÷èòü èç (5) ξc(0) = (2,87 ± 0,02) A° è
τϕ (100 K)β ≅ 4,98⋅10−13 c (ñì. [5] óðàâíåíèå (6)).
Îäíàêî, èñïîëüçóÿ ýòè ïàðàìåòðû, íå óäàåòñÿ
ðàçóìíûì îáðàçîì ñîâìåñòèòü ðàññ÷èòàííûå è
ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè íè â îäíîì èç
òåìïåðàòóðíûõ èíòåðâàëîâ. Íà çàâèñèìîñòè σ′(T)
ïðè ln ε0 ≅ −3,766 (T0 = 85,33 Ê) íàáëþäàåòñÿ
âòîðîé êðîññîâåð îò ËÄ ê îæèäàåìîìó 3D ÀË
ïîâåäåíèþ (2), òàêæå îáîçíà÷åííûé ñòðåëêîé
(ðèñ. 3, êðèâàÿ 3). Èñïîëüçóÿ íàéäåííîå çíà÷åíèå
ε0 , ïîëó÷àåì ξc(0) = (1,78 ± 0,01) A° è τϕ (100 Ê)×
× β ≅ 13,24 ⋅10−13 ñ. Ïðè òàêèõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåò-
ðîâ ðàññ÷èòàííûå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè
âî âñåõ òðåõ èíòåðâàëàõ òåìïåðàòóð ñîâïàäàþò (ðèñ. 3).
Ñëåäîâàòåëüíî, â äàííîì ñëó÷àå èìåííî êðîññîâåð
ïðè ln ε0 îïðåäåëÿåò çíà÷åíèå ïàðàìåòðîâ ôëóê-
òóàöèîííîé òåîðèè, òîãäà êàê êðîññîâåð ïðè ln ε01
îçíà÷àåò ëèøü ñìåíó ìåõàíèçìà ðàññåÿíèÿ ôëóêòóà-
öèîííûõ ïàð â 2D îáëàñòè ïðè óìåíüøåíèè òåìïå-
ðàòóðû. Îáðàçåö F3 ïðîÿâëÿåò òàêîå æå ôëóêòóà-
öèîííîå ïîâåäåíèå (ðèñ. 4, òî÷êè) ñ êðîññîâåðàìè
ïðè ln ε01 ≅ −3,2 (T01 ≈ 88,0 Ê) è ln ε0 ≅ −3,80
(T0 ≈ 86,44 Ê). Íàéäåííîå èç âòîðîãî êðîññîâåðà
ε0 ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü ξc(0) = (1,75 ± 0,01) A° è
τϕ (100 K)β ≅ 13,40⋅10−13 ñ è ïîëíîñòüþ îïèñàòü
çàâèñèìîñòü σ′(T) íèæå Tc0 ≈ 98,8 Ê (ln εc0 ≅ −1,78)
(ðèñ. 4). Îäíàêî âñå îòìå÷åííûå âûøå îñîáåííîñ-
òè ïîâåäåíèÿ ÔÏ äëÿ îáðàçöà F3 (ðèñ. 4) âûðà-
æåíû ãîðàçäî ìåíåå ÷åòêî, ÷åì äëÿ îáðàçöà F4
(ðèñ. 3), ÷òî íàõîäèòñÿ â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ
ðåçóëüòàòàìè ðåçèñòèâíûõ èçìåðåíèé (ðèñ. 1).
Ìû ïîëàãàåì, ÷òî íàéäåííûé òèï çàâèñèìîñòè
σ′(T), ñ ïðîìåæóòî÷íîé ôëóêòóàöèîííîé îá-
ëàñòüþ ËÄ òèïà, ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íûì äëÿ 80-êåëü-
âèíîâûõ YBCO ïëåíîê è, êàê îòìå÷åíî âûøå,
âåðîÿòíî, îáóñëîâëåí ñîñóùåñòâîâàíèåì ìàãíèòíî-
ãî è êîððåëÿöèîííîãî âçàèìîäåéñòâèé â òàêèõ
îáðàçöàõ. Îäíàêî, êàê óæå áûëî ñêàçàíî, ËÄ
ìîäåëü äëÿ õîðîøî ñòðóêòóðèðîâàííûõ ïëåíîê
YBCO «íå ðàáîòàåò» [5], îíà îïèñûâàåò ÂÒÑÏ
ñèñòåìû ñ íåîäíîðîäíîé ñòðóêòóðîé [11,12] è
îáðàçöû ñ èñêóññòâåííî ñîçäàâàåìûìè äåôåêòàìè
[38,39]. Âî âñåõ ýòèõ ñëó÷àÿõ C3D << 1, ÷òî óêà-
çûâàåò íà íàëè÷èå ñèëüíûõ ñòðóêòóðíûõ èñêàæå-
íèé, îáóñëîâëèâàþùèõ ïåðêîëÿöèîííûé õàðàê-
òåð ïðîòåêàíèÿ òîêà ïî îáðàçöó [23,40]. Êàê
ñëåäñòâèå, â òàêèõ ÂÒÑÏ ñèñòåìàõ äîëæåí ñó-
ùåñòâîâàòü çàìåòíûé ðàçáðîñ ýôôåêòèâíûõ ðàñ-
ñòîÿíèé ìåæäó ïðîâîäÿùèìè ïëîñêîñòÿìè. ßñíî,
÷òî â ýòîì ñëó÷àå ýëåêòðîííîé ñèñòåìå îáðàçöà
òðóäíî ïðèïèñàòü êàêóþ-ëèáî îïðåäåëåííóþ ðàç-
ìåðíîñòü. Ïî-âèäèìîìó, òîëüêî ïðè ýòîì òåìïå-
ðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ÔÏ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ñî-
îòíîøåíèåì ξc(T)/d, êàê ýòî ñëåäóåò èç ËÄ
ìîäåëè [27].
Òàêèì îáðàçîì, âêëàä ôëóêòóàöèîííîãî ìåõà-
íèçìà ËÄ òèïà â çàâèñèìîñòü σ′(T) äëÿ îáðàçöîâ
F3 è F4 îïðåäåëåííî óêàçûâàåò íà íàëè÷èå íå-
îäíîðîäíîñòåé â ñòðóêòóðå 80-êåëüâèíîâûõ YBCO
ñèñòåì. Äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ C3D < 1 (òàáë. 2), à
ñîîòíîøåíèå C∗ = C3D/C2D = 2,1 (F3) è 2,3 (F4),
÷òî ãîðàçäî áîëüøå, ÷åì òèïè÷íîå çíà÷åíèå äëÿ
õîðîøî ñòðóêòóðèðîâàííûõ ïëåíîê C∗ = (1,82 ±
± 0,02) [5]. Íåîáõîäèìî òàêæå îòìåòèòü, ÷òî äëÿ
îáðàçöîâ F3 è F4 ln (δth) = ln (εc0) ≅ (−1,75 ± 0,05),
÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå
Tc ïî÷òè íà 15 Ê íèæå Tc0 è ïðåäïîëàãàåò áîëåå
ñèëüíûé ìåõàíèçì ðàñïàðèâàíèÿ, ÷åì â OÄ ñèñòå-
ìàõ. Âñå òðè ðåçóëüòàòà ïîäòâåðæäàþò ñïðàâåäëè-
âîñòü ñäåëàííîãî âûâîäà. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî åñëè
íåðàâåíñòâî C3D < 1 îòðàæàåò íåîäíîðîäíîñòü
ñòðóêòóðû ëþáûõ ÂÒÑÏ îáðàçöîâ íåçàâèñèìî îò
ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà, òî óñëîâèå C∗ > 1,82 õà-
ðàêòåðèçóåò íåîäíîðîäíîñòü èìåííî 80-êåëüâèíî-
âûõ ñèñòåì, êîòîðóþ ìîæíî îáúÿñíèòü âîçíèêíî-
âåíèåì êèñëîðîäíûõ âàêàíñèé â 1D öåïî÷êàõ
CuO ïðè óìåíüøåíèè ∆y [22]. Â òî æå âðåìÿ
ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ÔÏ (ñì. ðèñ. 3 è 4)
ïîêàçûâàþò, ÷òî ýòîò ïðîöåññ ïîä÷èíÿåòñÿ îïðå-
Ðèñ. 4. Ñîïîñòàâëåíèå ýêñïåpèìåíòàëüíîé çàâèñèìîñ-
òè ln (σ′) îò ln (ε) (òî÷êè) äëÿ îáðàçöà F3 (Tc
mf =
= 84,55 K) c ôëóêòóàöèîííûìè òåîðèÿìè: êðèâàÿ 1 —
ÌÒ âêëàä (C2D = 0,391, d = 11,7 A°), êðèâàÿ 2 — ËÄ
âêëàä (C3D = 0,918, d = 11,7 A°), êðèâàÿ 3 — ÀË (3D)
âêëàä (C3D = 0,82) è êðèâàÿ 4 — ÌÒ âêëàä
(C2D = 0,45, d = 11,7 A°). ξc(0) = (1,75 ± 0,01) A° .
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 149
äåëåííûì çàêîíîìåðíîñòÿì, êîòîðûå òðóäíî îáú-
ÿñíèòü ëèøü â òåðìèíàõ ñòðóêòóðíûõ èñêàæåíèé.
Äåéñòâèòåëüíî, îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ ÔÏ è íå-
îäíîðîäíîñòü ñòðóêòóðû âîçíèêàþò ëèøü ïðè
Tc ≤ 82 Ê, òîãäà êàê ïëîòíîñòü íîñèòåëåé è Tc
(ñì. òàáë. 1 è 2) ìîíîòîííî óìåíüøàþòñÿ ïðè
èçìåíåíèè ∆y îò 6,9 (Tc ≅ 90 Ê) äî 6,78 (Tc ≅ 80 Ê).
Êðîìå òîãî, îáíàðóæåííûå îñîáåííîñòè ðåçêî
âîçðàñòàþò ïðè ïðèáëèæåíèè Tc ê 80 Ê, ÷òî
ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóåò ïðåäñòàâëåíèÿì ðàáîò
[8,9,22] î ñìåíå ìåõàíèçìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ íî-
ñèòåëåé çàðÿäà â YBCO ïðè êîíöåíòðàöèÿõ êèñ-
ëîðîäà, îòâå÷àþùèõ Tc ≅ 82 Ê. Íàèáîëåå âåðîÿòíî,
÷òî òðàíñôîðìàöèÿ ñòðóêòóðû è ñìåíà ìåõàíèç-
ìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè óìåíüøåíèè êîíöåíòðà-
öèè íîñèòåëåé — ýòî äâà âçàèìîñâÿçàííûõ ïðî-
öåññà [1,8,32]. Êàê ñëåäñòâèå, ïîâåäåíèå ÔÏ â
òàêèõ îáðàçöàõ ñòàíîâèòñÿ äîñòàòî÷íî ñëîæíûì,
ïîñêîëüêó îäíîâðåìåííî ñ ËÄ íàáëþäàåòñÿ è
ôëóêòóàöèîííûé âêëàä ÌÒ òèïà, êîòîðûé, êàê
îòìå÷åíî âûøå, õàðàêòåðåí äëÿ îáðàçöîâ ñ õîðî-
øåé ñòðóêòóðîé.
Ïðåäñòàâëÿåòñÿ èíòåðåñíûì âûÿñíèòü, ÷òî áó-
äåò, åñëè äëÿ îáðàçöà F4 óðàâíåíèå (2), îïèñû-
âàþùåå ÌÒ âêëàä, ïîñòðîèòü ñ òåìè æå ïàðàìåò-
ðàìè ÔÏ, íî ïðè C2D = C3D/1,82 = 0,347. Êàê è
îæèäàëîñü, â ýòîì ñëó÷àå çàâèñèìîñòü σ′(T), ñîîò-
âåòñòâóþùàÿ ÌÒ âêëàäó (ðèñ. 3, êðèâàÿ 4), ïåðå-
ñåêàåò ýêñïåðèìåíòàëüíóþ çàâèñèìîñòü σ′(T) êàê
ðàç â òî÷êå êðîññîâåðà ïðè ln ε0 ≅ −3,766. Àíàëî-
ãè÷íûé ðåçóëüòàò ïîëó÷àåòñÿ è äëÿ îáðàçöà F3
(ðèñ. 4, êðèâàÿ 4), åñëè âûáðàòü C2D = C3D/1,82 =
= 0,45. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî
â îòñóòñòâèå ýòîé ñïåöèôè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè
ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü σ′(T) â 2D îáëàñ-
òè, êàê è â ñëó÷àå ÎÄ ïëåíîê, ñîâïàäàëà áû ñ
êðèâîé 4, òî åñòü îïðåäåëÿëàñü áû òîëüêî ÌÒ
âêëàäîì. Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ïîäòâåðæäàåò
ñäåëàííûé â [5] âûâîä îá óíèâåðñàëüíîñòè îòíî-
øåíèÿ C∗ = (1,82 ± 0,02) äëÿ YBCO è ïîêàçûâàåò,
÷òî, ïî àíàëîãèè ñ OÄ ñèñòåìàìè [5], ïðè ε = ε0
ïðîèñõîäèò êðîññîâåð ÌÒ–ÀË òèïà, îáóñëîâëè-
âàþùèé ôëóêòóàöèîííûå ïàðàìåòðû îáðàçöà. Äî-
ïîëíèòåëüíûì àðãóìåíòîì â ïîëüçó òàêîãî óò-
âåðæäåíèÿ ñëóæèò è òîò ôàêò, ÷òî çíà÷åíèÿ ξc(0),
îïðåäåëÿåìûå ε0 , ïîä÷èíÿþòñÿ çàâèñèìîñòè ξc(0) ∝
∝ 1/Tc (ðèñ. 5). Òàêèì îáðàçîì, ïðè Tc ≤ (82 ± 1) Ê
íà÷èíàåò ïðîÿâëÿòüñÿ ñïåöèôè÷åñêàÿ íåîäíîðîä-
íîñòü YBCO ïëåíîê, ñîïðîâîæäàåìàÿ óñèëåíèåì
ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ÂÒÑÏ [6,9]. Â ðå-
çóëüòàòå ôëóêòóàöèîííûé ìåõàíèçì ÌÒ òèïà ïî-
ñòåïåííî ïîäàâëÿåòñÿ, çàìåùàÿñü ËÄ ìåõàíèçìîì
(ñì. ðèñ. 3 è 4). ×åì áëèæå Tc ê 80 Ê, òåì áîëüøå
îáëàñòü, îïèñûâàåìàÿ ËÄ ìîäåëüþ, áîëüøå C3D ,
C∗ è ρxx(T); çíà÷èòåëüíî èçìåíÿþòñÿ è äðóãèå
ïàðàìåòðû îáðàçöà (ñì. òàáëèöû), ÷òî, íà íàø
âçãëÿä, ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì óñèëèâàþùåãîñÿ
Òàáëèöà 2
Ýëåêòðîííûå ïàðàìåòðû îáðàçöîâ
Îáðàçåö C3D
RH (100 Ê),
10−9ì3/Êë
n (100 Ê),
1021 ñì−3 n0 r l (100 Ê), A°
µH (100 Ê),
ñì2/B⋅c
F1 1 2,45 2,7 0,47 1,06 48,6 16,55
F3 0,82 3,26 2,42 0,42 1,26 46,6 16,80
F4 0,632 4,04 2,3 0,40 1,49 44,8 16,56
F6 2 (1) 5,80 1,15 0,20 1,07 30,5 15,92
S1 3,8 3,28 2,36 0,41 1,24 20,1 7,32
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ξc(0) (òî÷êè) è τϕ (100 Ê)β
(êðóæêè) îò Tc ; ñïëîøíàÿ ëèíèÿ — ðàñ÷åò ïî (6) ñ
ïàðàìåòðàìè äëÿ îáðàçöà F1.
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
150 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
âëèÿíèÿ ñïèíîâûõ ôëóêòóàöèé [6,10] è îòðàæàåò
ñëîæíóþ äèíàìèêó ñîñóùåñòâîâàíèÿ àíòèôåððî-
ìàãíèòíîãî óïîðÿäî÷åíèÿ è ñâåðõïðîâîäèìîñòè â
ÂÒÑÏ.
 òî æå âðåìÿ îñòàåòñÿ îòêðûòûì âîïðîñ, êàê
îáúÿñíèòü íàëè÷èå â îäíîì îáðàçöå ôëóêòóàöèîí-
íûõ ïðîöåññîâ, îïðåäåëÿåìûõ ÌÒ è ËÄ âêëàäîì.
Î÷åâèäíî, ÷òî ïëîñêîñòè CuO2 íå äîëæíû ñîäåð-
æàòü äåôåêòîâ, èíà÷å íå ðåàëèçóåòñÿ ÌÒ ìåõà-
íèçì.  òî æå âðåìÿ ÷èñëî êèñëîðîäíûõ âàêàíñèé
â öåïî÷êàõ CuO óæå âåñüìà âåëèêî [22].  ðå-
çóëüòàòå òîê áóäåò ïðîòåêàòü ïî îáðàçöó ïåðêîëÿ-
öèîííûì îáðàçîì [40], ïðèâîäÿ ê ðàçáðîñó ýôôåê-
òèâíûõ ðàññòîÿíèé di ìåæäó ïðîâîäÿùèìè
ïëîñêîñòÿìè, ÷òî, êàê îòìå÷åíî âûøå, íåîáõîäè-
ìî äëÿ ðåàëèçàöèè ôëóêòóàöèîííîãî ìåõàíèçìà
ËÄ òèïà. Ïî-âèäèìîìó, â òàêèõ YBCO ñèñòåìàõ
ýâîëþöèÿ çàâèñèìîñòè σ′(T) ïðîèñõîäèò ñëåäóþ-
ùèì îáðàçîì. Ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû 2D
ÌÒ ðåæèì ñóùåñòâóåò äî òåõ ïîð, ïîêà ïðè
ε ≅ ε01 âåëè÷èíà ξc(T) íå ñòàíåò ðàâíîé íàèìåíü-
øåìó âîçìîæíîìó ðàññòîÿíèþ d∗ ìåæäó ïðîâî-
äÿùèìè ïëîñêîñòÿìè. Ïîñëå ýòîãî ìåæäó ïðîâî-
äÿùèìè ñëîÿìè ðåàëèçóåòñÿ äæîçåôñîíîâñêîå
âçàèìîäåéñòâèå, è 2D ÌÒ ìåõàíèçì çàìåùàåòñÿ
ËÄ ìåõàíèçìîì. ßñíî, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå
d∗ < d. Ïî óðàâíåíèþ (5) íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü,
÷òî äëÿ îáðàçöà F3 d∗ (ε01) ≅ 8,2 A° è äëÿ îáðàçöà
F4 d∗ (ε01) ≅ 7,2 A° . Ïðè äàëüíåéøåì óìåíüøåíèè
òåìïåðàòóðû ðåàëèçóåòñÿ ïëàâíûé ïåðåõîä ËÄ
òèïà îò 2D ÌÒ ê 3D ÀË ôëóêòóàöèîííîìó ìåõà-
íèçìó. Ïðè ýòîì âîçðàñòàþùàÿ ξc(T) ïîñòåïåííî
ñâÿçûâàåò äæîçåôñîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì âñå
áîëüøåå ÷èñëî ïðîâîäÿùèõ ñëîåâ, ïîêà ïðè ε0 ,
ïðè êîòîðîé ξc(T) ≅ d = 11,7 A° , ñèñòåìà ïîëíîñ-
òüþ íå ïåðåéäåò â 3D ýëåêòðîííîå ñîñòîÿíèå.
Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî â îáðàçöàõ F3 è F4
îòñóòñòâóþò ïðîâîäÿùèå ñëîè ñ di > 11,7 A° , ïî-
ñêîëüêó êðîññîâåð ïðè ε0 âûðàæåí äîñòàòî÷íî
÷åòêî. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, íàì íå óäàëîñü ðàçóì-
íûì îáðàçîì àïïðîêñèìèðîâàòü çàâèñèìîñòü σ′(T)
â 2D îáëàñòè ÌÒ âêëàäîì, èñïîëüçóÿ ðàçëè÷íûå
di < 11,7 A° â êà÷åñòâå ïîäãîíî÷íîãî ïàðàìåòðà.
Ñëåäîâàòåëüíî, âîçìîæíûé ðàçáðîñ ðàññòîÿíèé
ìåæäó ïðîâîäÿùèìè ñëîÿìè (d∗ < di < 11,7 A° ),
ïðèâîäÿùèé ê ïîÿâëåíèþ ôëóêòóàöèîííîãî ìåõà-
íèçìà ËÄ òèïà, îêàçûâàåòñÿ âåñüìà ñïåöèôè÷åñ-
êèì è îòíîñèòåëüíî íåâåëèê, ÷òî ïîäòâåðæäàåò
õîðîøåå êà÷åñòâî èññëåäóåìûõ ïëåíîê.  îáðàç-
öàõ ñ çàâåäîìî ïëîõîé ñòðóêòóðîé [11,12,37,38]
òàêîé ðàçáðîñ ãîðàçäî áîëüøå, ïîñêîëüêó ÌÒ
ìåõàíèçì ïîëíîñòüþ ïîäàâëåí è çàìåùåí ôëóê-
òóàöèîííûì ìåõàíèçìîì ËÄ òèïà. Ñóùåñòâåííî,
÷òî ýòè îáðàçöû ÿâëÿþòñÿ ÎÄ YBCO ñèñòåìàìè,
è íàáëþäàåìûé â íèõ ËÄ òèï çàâèñèìîñòè σ′(T)
îïðåäåëÿåòñÿ èìåííî äåôåêòàìè ñòðóêòóðû, à íå
èçìåíåíèåì ñòåõèîìåòðè÷åñêîãî ñîñòàâà îáðàçöîâ.
Íåñìîòðÿ íà îòìå÷åííûå ñëîæíîñòè ïîâåäåíèÿ
ÔÏ, ýêñïåðèìåíòàëüíîå îáíàðóæåíèå ÌÒ âêëàäà ïî-
çâîëÿåò îïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà τϕ (100 Ê)β,
íî äëÿ ïîëó÷åíèÿ çíà÷åíèé τϕ (100 Ê) â ÿâíîì
âèäå íåîáõîäèìî íàéòè β = [1,203(l/ξab)] [5]. Äëÿ
ýòîãî èñïîëüçîâàëèñü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé êî-
ýôôèöèåíòà Õîëëà RH è ïîäõîä, ðàçâèòûé â
ðàáîòå [5]. Ïî ôîðìóëå l = (h−µH/e)(2πns)
1/2, ãäå
µH — ïîäâèæíîñòü õîëëîâñêèõ íîñèòåëåé è ns —
ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü íîñèòåëåé, íàõîäèì
äëèíó ñâîáîäíîãî ïðîáåãà íîñèòåëåé çàðÿäà â îá-
ðàçöå F4: l (100 Ê) = vFτ ≅ 44,8 A° , ãäå vF —
ñêîðîñòü Ôåðìè. Èç ëèòåðàòóðû [31,41,42] äëÿ
îáðàçöà F1 ñðåäíåå çíà÷åíèå ξab(0) áûëî âûáðàíî
ðàâíûì 13,0 A° [5]. Ïîëàãàÿ ÷òî ξab(F4)/ξab(F1) ∼
∼ ξc(F4)/ξc(F1), äëÿ îáðàçöà F4 ñîîòâåòñòâåííî
ïîëó÷àåì ξab(0) = 14,2 A° . Îòñþäà íàõîäèì, ÷òî
β = 3,85, è, èñïîëüçóÿ íàéäåííîå τϕ (100 Ê)β ≅
≅ 12,95⋅10−13 ñ, ïîëó÷àåì èñêîìîå çíà÷åíèå
τϕ (100 Ê) ≅ 3,36⋅10−13 ñ â îòëè÷íîì ñîãëàñèè ñ
âåëè÷èíàìè τϕ (100 Ê), ðàññ÷èòàííûìè äëÿ OÄ è
Òàáëèöà 3
Ýëåêòðîííûå ïàðàìåòðû îáðàçöîâ
Îáðàçåö
vF ,
107 ñì/c
m∗ /m0 ,
(100 Ê)
τ (100 Ê),
10−13 c
ξc(0), A°
β
(100 Ê)
τϕ (100 Ê),
10−13 c
C∗
F1 1,17–1,28 4,68–4,26 0,42–0,38 1,65 4,5 3,35 1,84
F3 1,15–1,27 5,33–4,84 0,40–0,36 1,75 4,06 3,30 2,1 (1,82)
F4 1,15–1,27 6,11–5,56 0,38–0,34 1,78 3,85 3,36 2,3 (1,82)
F6 1,16–1,28 3,10–2,81 0,26–0,24 2,64 1,76 3,36 1,81
S1 1,14–1,26 5,2–4,72 0,18–0,16 2,8 1,74 3,3 1,82
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 151
ÑÄ YBCO ïëåíîê [5]. Ïðîäåëàâ àíàëîãè÷íûå
âû÷èñëåíèÿ äëÿ îáðàçöà F3, ïîëó÷èì τϕ (100 Ê) ≈
≈ 3,3⋅10−13 ñ (òàáë. 3), ò.å. ôàêòè÷åñêè òàêîå æå,
êàê è äëÿ îáðàçöà F4. Âñå ïàðàìåòðû, ðàññ÷èòàííûå
äëÿ îáðàçöîâ F3 è F4, ïðèâåäåíû â òàáë. 2 è 3.
×òîáû ïðîàíàëèçèðîâàòü ïàðàìåòðû ÔÏ è ýô-
ôåêòà Õîëëà äëÿ YBCO îáðàçöîâ ñ ðàçëè÷íûì
ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà, â òàáëèöàõ ïðèâåäåíû
ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå äëÿ îáðàçöîâ F1 è F6
[5], à òàêæå äëÿ ñâåðõðåøåòêè 7YBCO–7PrBCO
(îáðàçåö S1 èç ðàáîòû [18]), ïåðåñ÷èòàííîé ñ
ó÷åòîì íîâîãî ïîäõîäà ê àíàëèçó ÔÏ. Ïîñêîëüêó
îñíîâíûå ïàðàìåòðû â ÂÒÑÏ çàâèñÿò îò òåìïåðà-
òóðû, îöåíêè ñäåëàíû ïðè T = 100 Ê, êàê ýòî
ïðèíÿòî â ëèòåðàòóðå [15,30]. Õîðîøî âèäíî, ÷òî
ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ Tc (óìåíüøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ
êèñëîðîäà) RH çàìåòíî âîçðàñòàåò, òîãäà êàê
ïëîòíîñòü íîñèòåëåé n è ïëîòíîñòü íîñèòåëåé,
íîðìèðîâàííàÿ íà îáúåì ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêè,
n0 óìåíüøàþòñÿ, ïðè÷åì çíà÷åíèÿ èçìåðåííûõ
ïàðàìåòðîâ ñîîòâåòñòâóþò àíàëîãè÷íûì äàííûì,
ïðèâåäåííûì â ðàáîòàõ [20,22]. Îäíîâðåìåííî
óìåíüøàþòñÿ òàêæå l è τ (100 Ê). Òåì íå ìåíåå
ïî-ïðåæíåìó l(0) > l(100 Ê) >> ξab , ÷òî ïîçâîëÿ-
åò óòâåðæäàòü, ÷òî èññëåäóåìûå ïëåíêè — äåéñò-
âèòåëüíî ñâåðõïðîâîäíèêè âòîðîãî ðîäà â ÷èñòîì
ïðåäåëå. Â òî æå âðåìÿ µH è vF ïðè óìåíüøåíèè
ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿþò-
ñÿ. Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ìîæíî ðàññìàòðèâàòü
êàê äîïîëíèòåëüíûé àðãóìåíò â ïîëüçó ïðàâèëü-
íîñòè ðàçâèâàåìîãî â ðàáîòå ïîäõîäà ê àíàëèçó
ÔÏ, ïîñêîëüêó ôàêòè÷åñêè µH = RH/(ρC3D), ãäå
âñå ïàðàìåòðû èçìåðÿþòñÿ íåçàâèñèìûì îáðàçîì.
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî äëÿ õîðîøî ñòðóêòóðèðîâàí-
íûõ ÂÒÑÏ îáðàçöîâ ñ ðàçëè÷íûìè Tc îòíîøåíèå
RH äîëæíî ðàâíÿòüñÿ îòíîøåíèþ èõ ρC3D , ÷òî
ïîäòâåðæäàåòñÿ íàøèì ýêñïåðèìåíòîì. Òàê, íà-
ïðèìåð, îòíîøåíèå RH(F3)/RH(F1) = 1,33, à
ρC3D(F3)/ρC3D(F1) = 1,31. Àíàëîãè÷íûå ñîîòíî-
øåíèÿ ïîëó÷åíû è äëÿ îñòàëüíûõ îáðàçöîâ, â òîì
÷èñëå äëÿ F6, ÷òî ñíèìàåò âîïðîñ î âûáîðå C3D
ðàâíîì 1, à íå 2 ïðè îöåíêå âåëè÷èíû ρC3D â
ïîñëåäíåì ñëó÷àå [5]. Èñõîäÿ èç ýòèõ ñîîáðàæåíèé,
ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äëÿ ñâåðõðåøåòêè YBCO–
PrBCO (Tc = 80,3 Ê, ρ (100 Ê) = 118 ìêOì⋅cì)
âåëè÷èíà ôàêòîðà C3D ïðèìåðíî âäâîå çàâûøåíà.
Îäíàêî åñëè ïîëîæèòü C3D = 1,74, òî âåëè÷èíà
τϕ (100 Ê) ïîëó÷èòñÿ âäâîå ìåíüøå, ÷òî ïðåäñòàâ-
ëÿåòñÿ ìàëîâåðîÿòíûì, ó÷èòûâàÿ ðåçóëüòàòû àíà-
ëèçà ÔÏ [18] è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ [29] äëÿ
ýòîãî îáðàçöà. Òàêèì îáðàçîì, ìàëûå çíà÷åíèÿ
µH â äàííîì ñëó÷àå, ñêîðåå âñåãî, ìîæíî ïðèïè-
ñàòü âëèÿíèþ ñëîåâ Pr, òèïè÷íîìó äëÿ òàêèõ
ÂÒÑÏ ñèñòåì [43].
Èç òàáë. 2 è 3 âèäíî, ÷òî r-ôàêòîð [5] è, ÷òî
áîëåå âàæíî, ýôôåêòèâíàÿ ìàññà íîñèòåëåé m∗
íåìîíîòîííî çàâèñÿò îò Tc , ïðè÷åì äëÿ 80-êåëü-
âèíîâûõ îáðàçöîâ (F3 è îñîáåííî F4) n è m∗ èìåþò
ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ. Íà íàø âçãëÿä, ýòîò ðå-
çóëüòàò ïîäòâåðæäàåò ñäåëàííûå ðàíåå ïðåäïîëî-
æåíèÿ î òîì, ÷òî èíòåíñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ â 80-
êåëüâèíîâûõ YBCO ÂÒÑÏ ãîðàçäî âûøå, ÷åì â
ÎÄ ñèñòåìàõ, ïðè÷åì ðåçêî âîçðàñòàåò ïðè ïðè-
áëèæåíèè Tc ê 80 Ê âñëåäñòâèå óñèëåíèÿ ìàã-
íèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ðåçóëüòàòîì êîòîðîãî
ìîæåò ÿâëÿòüñÿ è óâåëè÷åíèå ýôôåêòèâíîé ìàññû
íîñèòåëåé. Ïî-âèäèìîìó, óâåëè÷åíèåì m∗ ìîæíî
îáúÿñíèòü è äðóãèå îñîáåííîñòè â ïîâåäåíèè 80-
êåëüâèíîâûõ YBCO ñèñòåì. Èíòåðåñíî îòìåòèòü,
÷òî m∗ çàìåòíî óìåíüøàåòñÿ äëÿ ÑÄ ñèñòåì (îáðà-
çåö F6). Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ïðåäñòàâëÿåòñÿ
ðàçóìíûì, ïîñêîëüêó îäíîâðåìåííî óìåíüøàåòñÿ
è r-ôàêòîð, êîòîðûé õàðàêòåðèçóåò èíòåíñèâ-
íîñòü ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà â îáðàçöå [5] è
èçìåðÿåòñÿ íåçàâèñèìûì îáðàçîì. Ñëåäîâàòåëü-
íî, óìåíüøåíèå m∗ è r-ôàêòîðà, âåðîÿòíî, ñâÿçà-
íî ñ óìåíüøåíèåì êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé (ñì.
òàáë. 2). Êàê ñëåäñòâèå, äëÿ îáðàçöà F6 çíà÷åíèå
r-ôàêòîðà ïðàêòè÷åñêè òàêîå æå, êàê è äëÿ îáðàç-
öà F1.
È, íàêîíåö, íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíîå ðàçëè÷èå
ïàðàìåòðîâ, äëÿ âñåõ èññëåäîâàííûõ YBCO ïëåíîê
ïîëó÷åíî, ÷òî τϕ (100 Ê) = (3,33 ± 0,03)⋅10−13 ñ è
C∗ = (1,82 ± 0,02). Ýòî çíà÷åíèå τϕ (100 Ê) êîð-
ðåëèðóåò ñ ðåçóëüòàòàìè íåäàâíèõ èçìåðåíèé ìàã-
íèòîñîïðîòèâëåíèÿ íà ñâåðõðåøåòêàõ YBCO–PrBCO
[29] è OÄ YÂCO ïëåíêàõ [42]. Ñëåäîâàòåëüíî,
ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî íàéäåííûå çíà÷åíèÿ
τϕ (100 Ê) è C∗ , íåçàâèñèìî îò ñîäåðæàíèÿ êèñëî-
ðîäà â îáðàçöàõ, ÿâëÿþòñÿ óíèâåðñàëüíûìè äëÿ
YBCO îêñèäîâ, ÷òî ñîñòàâëÿåò îñíîâíîé ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûé ðåçóëüòàò èññëåäîâàíèÿ ÔÏ â õîðî-
øî ñòðóêòóðèðîâàííûõ YBCO ñèñòåìàõ. Òàêèì
îáðàçîì, ñïèíîâûå ôëóêòóàöèè è äðóãèå âîçìîæ-
íûå òèïû âçàèìîäåéñòâèÿ êâàçè÷àñòèö â YBCO
ÂÒÑÏ, ñóùåñòâåííî îïðåäåëÿÿ ìåõàíèçìû ðàñ-
ñåÿíèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé ïðè èçìåíåíèè ñî-
äåðæàíèÿ êèñëîðîäà, ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿþò íà
ìåõàíèçì ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ, êîòî-
ðûé õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé τϕ .
Îòìåòèì òàêæå, ÷òî ñîîòíîøåíèå ìåæäó ξc(0) è
Tc îáðàçöîâ ïîä÷èíÿåòñÿ îáùåé òåîðèè ñâåðõïðî-
âîäèìîñòè [44], èç êîòîðîé ñëåäóåò, ÷òî
ξ0 ∼ h−vF/[π∆(0)] , (6)
ãäå ∆(0) — ïàðàìåòð ïîðÿäêà ïðè T = 0 Ê. Ïðèíè-
ìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî 2∆(0)/kBTc ≈ 5 â YBCO
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
152 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
îêñèäàõ [45] è ïîëàãàÿ ξ0 = ξc(0), óðàâíåíèå (6)
ìîæíî ïåðåïèñàòü êàê
ξc(0) = G/Tc , (7)
ãäå G = 2Kh−vF/(5πkB) è K ≈ 0,12 — êîýôôèöè-
åíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè. Îïðåäåëåííûå èç
ýêñïåðèìåíòà ñîîòíîøåíèÿ äëÿ îáðàçöîâ F1 è
F6, èññëåäîâàííûõ â [5], ìîãóò áûòü çàïèñàíû
ñëåäóþùèì îáðàçîì: Tc(F1)/Tc(F6) = 1,61 è
ξc(0)(F6)/ξc(0)(F1) = 1,6. Àíàëîãè÷íûå ñîîòíîøå-
íèÿ ïîëó÷åíû è äëÿ îñòàëüíûõ îáðàçöîâ, ò.å.
çàâèñèìîñòü ξc(0)∝ 1/Tc âûïîëíÿåòñÿ äëÿ âñåõ
YÂCO ïëåíîê. ßñíî, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå vF äîëæíà
áûòü ïîñòîÿííîé, ÷òî ïîäòâåðæäåíî íàìè ïðè
ðàñ÷åòå (ñì. òàáë. 3). Çàâèñèìîñòü ξc(0) êàê ôóíê-
öèÿ Tc , ðàññ÷èòàííàÿ ïî óðàâíåíèþ (7) ñ
G = 1,46⋅10−6 A° ⋅K, âû÷èñëåííûì äëÿ îáðàçöà F1,
ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 5 ñïëîøíîé ëèíèåé. Òî÷êè
— ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ξc(0) äëÿ âñåõ
èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ, âêëþ÷àÿ îáðàçåö Ì-23
(Tc = 90 Ê) [38,39] ñî ñïåöèàëüíî âíåäðåííûìè
äåôåêòàìè. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî, êàê
îòìå÷åíî âûøå, äëÿ 80-êåëüâèíîâûõ îáðàçöîâ ýòî
èìåííî òå çíà÷åíèÿ ξc(0), êîòîðûå îïðåäåëÿþòñÿ
êðîññîâåðîì ïðè ε = ε0 . Íàáëþäàåòñÿ î÷åíü õîðî-
øåå ñîâïàäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è ðàññ÷èòàí-
íûõ äàííûõ. Ïîñêîëüêó τϕ (100 Ê), òàê æå êàê è
ξc(0), îïðåäåëÿþòñÿ òåìïåðàòóðîé, ïðè êîòîðîé
ïðîèñõîäèò ÌÒ–ÀË êðîññîâåð, ïîëó÷åííûé ðå-
çóëüòàò, íà íàø âçãëÿä, ÿâëÿåòñÿ åùå îäíèì äî-
êàçàòåëüñòâîì òîãî, ÷òî çíà÷åíèÿ τϕ (100 Ê) ðàñ-
ñ÷èòàíû âåðíî, è, íåñîìíåííî, óêàçûâàåò íà òî,
÷òî ìåõàíèçìû ñïàðèâàíèÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîé
ñâåðõïðîâîäèìîñòè â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ïîä-
÷èíÿþòñÿ îáùåé òåîðèè ñâåðõïðîâîäèìîñòè. Íà
ðèñ. 5 ïðèâåäåíà òàêæå çàâèñèìîñòü τϕ (100 Ê)β
îò Tc (êðóæêè) äëÿ ýòèõ æå îáðàçöîâ, íîðìèðî-
âàííàÿ íà τϕ (100 Ê)β = 5,9⋅10−13 c (îáðàçåö F6)
äëÿ òîãî, ÷òîáû ñîâìåñòèòü øêàëû. Âèäíî, ÷òî
ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü τϕ (100 Ê)β ëè-
íåéíî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì Tc , ÷òî, ïî-âèäè-
ìîìó, ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñâîéñòâ YBCO ñèñòåì.
Èç ðèñ. 5 ñëåäóåò, ÷òî ïðè Tc ≥ 130 Ê âåëè÷èíà
ξc(0) äîëæíà ñòàíîâèòüñÿ ìåíüøå 1 A° , ÷òî ïðåä-
ñòàâëÿåòñÿ íåôèçè÷íûì. Òàêèì îáðàçîì, âåðîÿò-
íî, èìåííî ìàëûå çíà÷åíèÿ ξc(T) â ÂÒÑÏ íàêëà-
äûâàþò îãðàíè÷åíèÿ íà äîñòèæåíèå áîëüøèõ Tc .
Äðóãèìè ñëîâàìè, äëÿ äîñòèæåíèÿ áîëüøèõ Tc
íóæíû ñîåäèíåíèÿ ñ áîëüøèìè çíà÷åíèÿìè äëè-
íû êîãåðåíòíîñòè.
Èç òàáë. 3 õîðîøî âèäíî, ÷òî
τϕ (100 Ê)/τ(100 Ê) >> 1 â êà÷åñòâåííîì ñîãëà-
ñèè ñ òåîðèåé [36], îäíàêî ðåàëüíîå çíà÷åíèå
îòíîøåíèÿ ïðèìåðíî â òðè ðàçà áîëüøå, ÷åì
ïðåäñêàçûâàåò òåîðèÿ, è âîçðàñòàåò ïî ìåðå
óìåíüøåíèÿ Tc . Ðåçóëüòàò ÿâíî ïîêàçûâàåò, ÷òî
êîíñòàíòà âçàèìîäåéñòâèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé
λeph , õàðàêòåðèçóåìàÿ τ, è λcor , îïðåäåëÿþùàÿ
âçàèìîäåéñòâèå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð ñ íîðìàëü-
íûìè âîçáóæäåíèÿìè [18] è õàðàêòåðèçóåìàÿ τϕ ,
âåñüìà ðàçëè÷íû è ïîçâîëÿåò îáñóäèòü ôèçèêó
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ. Ýôôåê-
òèâíàÿ êîíñòàíòà âçàèìîäåéñòâèÿ ìîæåò áûòü çà-
ïèñàíà êàê λeff = λeph + λcor [33], ãäå λeph è λcor
îïðåäåëÿþòñÿ âûðàæåíèåì
h−τ−1 = 2πλkBT (8)
[46], íî èñïîëüçóÿ ñîîòâåòñòâåííî τ (100 Ê) èëè
τϕ (100 Ê) [5]. Â ðåçóëüòàòå äëÿ îáðàçöà F1
ðàññ÷èòàííàÿ λeph ≈ 0,3. Ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ Tc
îáðàçöîâ λeph ïîñòåïåííî âîçðàñòàåò äî 0,47 (îá-
ðàçåö F6). Îáà çíà÷åíèÿ íàõîäÿòñÿ â õîðîøåì
ñîîòâåòñòâèè ñ ðåçóëüòàòàìè ðåçèñòèâíûõ è îïòè-
÷åñêèõ èçìåðåíèé íà OÄ [47] è ÑÄ [48] YBCO
ïëåíêàõ.  òî æå âðåìÿ èç óðàâíåíèÿ (8) ïîëó÷à-
åòñÿ, ÷òî λcor ≈ 0,037 äëÿ âñåõ èññëåäîâàííûõ îá-
ðàçöîâ. Âèäíî, ÷òî λcor âåñüìà ìàëà. Ýòî îçíà÷àåò,
÷òî âçàèìîäåéñòâèå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð ñ íîð-
ìàëüíûìè âîçáóæäåíèÿìè, êîòîðîå îïðåäåëÿåò
ïðîöåññû ðàñïàðèâàíèÿ, âåñüìà ñëàáîå. Îòñþäà
ñëåäóåò, ÷òî ïðè äîñòàòî÷íî âûñîêèõ òåìïåðàòó-
ðàõ âåñüìà âåðîÿòíà âîçìîæíîñòü ôëóêòóàöèîí-
íîãî ñïàðèâàíèÿ. Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî
δth(εc0) = (Tc0 − Tc)/Tc = 2 (ñì. (3)), ìîæíî ñäå-
ëàòü âûâîä, ÷òî òåîðèÿ ôàêòè÷åñêè äîïóñêàåò ñó-
ùåñòâîâàíèå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð âïëîòü äî Tc0
ðàâíîé ∼ 264 Ê (îáðàçåö F1), ∼ 240 Ê (îáðàçåö
F4) è ∼ 165 Ê (îáðàçåö F6). Ñòðîãî ãîâîðÿ, èçìå-
ðÿåìàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ σ′(T) îáðàùàåòñÿ â
íóëü êàê ðàç ïðè T∗ 0 (ðèñ. 1), ïîäòâåðæäàÿ ñäå-
ëàííîå ïðåäïîëîæåíèå. Òîò ôàêò, ÷òî ïðè
T > (110 ± 10) Ê ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ σ′(T) îòêëî-
íÿåòñÿ îò òåîðåòè÷åñêîé çàâèñèìîñòè, âåðîÿòíî,
îáúÿñíÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòüþ ó÷åòà êîðîòêîâîëíî-
âûõ ôëóêòóàöèé â ýòîé îáëàñòè òåìïåðàòóð [49].
Âîçìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ ñïàðåííûõ äûðîê
â ÂÒÑÏ ïðè T >> Tc øèðîêî äèñêóòèðóåòñÿ â
íàñòîÿùåå âðåìÿ [42,50–52]. Íåäàâíî ïîÿâèëèñü
ñîîáùåíèÿ î íàáëþäåíèè òîêà êîãåðåíòíûõ áîçî-
íîâ ïðè T ≥ 120 Ê [52] è ìàãíèòîïðîâîäèìîñòè,
îïèñûâàåìîé ôëóêòóàöèîííûìè òåîðèÿìè âïëîòü
äî T ∼ 230 Ê [42]. Òåîðåòè÷åñêè áûëî ïîêàçàíî
[7,10,53], ÷òî ïàðíûå êîððåëÿöèè â ÂÒÑÏ âûøå
Tc ìîãóò ïðèâîäèòü ê âîçíèêíîâåíèþ ñèëüíîàíè-
çîòðîïíîé ïñåâäîùåëè â ñïåêòðå ýëåêòðîííûõ ñî-
ñòîÿíèé è èñêàæåíèþ ïîâåðõíîñòè Ôåðìè [6,50].
Èññëåäîâàíèÿ Bi-2212 ñîåäèíåíèé ìåòîäîì «angle-
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 153
resolved photoemission spectroscopy» (ARPES)
[54], èçìåðåíèåì ðåçèñòèâíîñòè [55] è òóííåëü-
íîé ïðîâîäèìîñòè [56] ïîêàçàëè íàëè÷èå òàêîé
ïñåâäîùåëè â îáðàçöàõ ïðè Tc < T < T∗ 0 ≅ 170 Ê.
Òàêèì îáðàçîì, íàëè÷èå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð â
ÂÒÑÏ, ïî êðàéíåé ìåðå äî T ∼ (200 ± 20) Ê,
ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåñüìà âåðîÿòíûì.
Ïîäâîäÿ èòîã, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî â
ÂÒÑÏ ñóùåñòâóåò êàê ìèíèìóì äâà ìåõàíèçìà,
ïðèâîäÿùèõ ïðè T ≤ T∗ 0 ê îòêëîíåíèþ ρxx(T) îò
ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè.
Ïåðâûé — ýòî ïåðåñòðîéêà ïîâåðõíîñòè Ôåðìè,
ïðèâîäÿùàÿ ê ñíèæåíèþ èíòåíñèâíîñòè ðàññåÿ-
íèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé [6,7]. Âòîðîé — ýòî
âîçíèêíîâåíèå ñïàðåííûõ íîñèòåëåé (ôëóêòóàöè-
îííûõ ïàð); ýòîò ìåõàíèçì â OÄ YBCO ñèñòåìàõ
íà÷èíàåò äåéñòâîâàòü, ïðåäïîëîæèòåëüíî, ïðè
òîé æå òåìïåðàòóðå [49]. Òàêèì îáðàçîì, ïðè
T ≤ T∗ 0 â ÂÒÑÏ äîëæíû ñóùåñòâîâàòü äâà ðàç-
ëè÷íûõ òèïà íîñèòåëåé çàðÿäà: íîðìàëüíûå äûð-
êè è ôëóêòóàöèîííûå ïàðû. Ïðè óìåíüøåíèè
òåìïåðàòóðû ÷èñëî ôëóêòóàöèîííûõ ïàð nsc
äîëæíî âîçðàñòàòü, à ÷èñëî íîðìàëüíûõ äûðîê n,
åñòåñòâåííî, óìåíüøàòüñÿ. Äåéñòâèòåëüíî, èç èç-
ìåðåíèé ýôôåêòà Õîëëà ïîëó÷åíî, íàïðèìåð, äëÿ
îáðàçöà F1: n (240 Ê) ≈ 5,4⋅1021 ñì–3 è n (100 Ê) ≈
≈ 2,7⋅1021 ñì–3. Ñêîðåå âñåãî, èìåííî ýòèì ýô-
ôåêòîì ìîæíî îáúÿñíèòü àíîìàëüíóþ (∝ 1/T)
òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà Õîë-
ëà, îáû÷íî íàáëþäàåìóþ â ÂÒÑÏ íèæå T∗ 0 ≈
≈ (220 ± 20) Ê [19,20,39], òîãäà êàê ïðè
T∗ 0 < T < 320 Ê è n, è RH ïðàêòè÷åñêè íå èçìå-
íÿþòñÿ. Â 60-êåëüâèíîâûõ îáðàçöàõ (íàïðèìåð,
îáðàçåö F6), ãäå n èçíà÷àëüíî ìàëî, RH ïëàâíî
âîçðàñòàåò ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îò 320 Ê.
Òàêîé æå ðåçóëüòàò ïîëó÷åí äëÿ ÑÄ YBCO ñèñ-
òåì è â ðàáîòàõ [20,22]. Íàèáîëåå âåðîÿòíî, ÷òî â
äàííîì ñëó÷àå çàâèñèìîñòè RH(T) è ρxx(T) â îñ-
íîâíîì îïðåäåëÿþòñÿ ìàãíèòíûì âçàèìîäåéñòâè-
åì, à âëèÿíèå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð ïðîÿâëÿåòñÿ
ãîðàçäî áëèæå ê Tc , ïðåäïîëîæèòåëüíî, íèæå
∼ 80 Ê (ñì. [5] ðèñ. 1).
Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ýòè ðàññóæäåíèÿ è óíè-
âåðñàëüíîñòü íàéäåííûõ çíà÷åíèé τϕ (100 Ê) è
C∗ , ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñëåäóþùóþ êàðòèíó
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ â OÄ YBCO ÂÒÑÏ.
Ôëóêòóàöèîííûå ïàðû, ïî-âèäèìîìó, çàðîæäà-
þòñÿ âíóòðè CuO2 ïëîñêîñòåé ïðè T ≤ T∗ 0 , ïðè-
âîäÿ ê ðîñòó nsc . Ïîñêîëüêó ïðè Tc0 < T < T∗ 0
âåëè÷èíà nsc è îñîáåííî ξc(T) âåñüìà ìàëû, âçàè-
ìîäåéñòâèå ìåæäó ïàðàìè, ñêîðåå âñåãî, îòñóò-
ñòâóåò. Ñîîòâåòñòâóþùåå ýëåêòðîííîå ñîñòîÿíèå
ôëóêòóàöèîííûõ ïàð ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê
íóëüìåðíîå [57], êîòîðîå, îäíàêî, íå îïèñûâàåòñÿ
ñóùåñòâóþùèìè òåîðèÿìè ÔÏ [49]. Ïðè T ≤ Tc0
ôëóêòóàöèîííûå ïàðû íà÷èíàþò ïåðåêðûâàòüñÿ,
íî ïî-ïðåæíåìó ëèøü â ïðåäåëàõ ïëîñêîñòåé
CuO2, ôîðìèðóÿ 2D ýëåêòðîííîå ñîñòîÿíèå, êî-
òîðîå îïèñûâàåòñÿ ÌÒ âêëàäîì ÕË òåîðèè [25].
Ïðè T ≤ T0 âîçðàñòàþùàÿ ξc(T) ñòàíîâèòñÿ áîëü-
øå d è ñâÿçûâàåò ïðîâîäÿùèå ïëîñêîñòè ïàðíûì
òóííåëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì äæîçåôñîíîâñêîãî
òèïà. Òåïåðü ôëóêòóàöèîííûå ïàðû âçàèìîäåéñò-
âóþò âî âñåì îáúåìå ñâåðõïðîâîäíèêà, ôîðìèðóÿ
3D ýëåêòðîííîå ñîñòîÿíèå, êîòîðîå õîðîøî îïè-
ñûâàåòñÿ 3D âêëàäîì ÀË òåîðèè [11]. Ôàêòè÷åñ-
êè òîëüêî òåïåðü ñèñòåìà ïîëíîñòüþ ãîòîâà çàâåð-
øèòü ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Â
ÑÄ ñèñòåìàõ íàáëþäàåòñÿ ïîäîáíàÿ êàðòèíà ñ òîé
ëèøü ðàçíèöåé, ÷òî âëèÿíèå ôëóêòóàöèîííûõ ïàð
íà÷èíàåò ïðîÿâëÿòüñÿ ïðè òåìïåpàòópå ãîðàçäî
áëèæå ê Tc .
Ïîäâîäÿ èòîã, îòìåòèì åùå ðàç, ÷òî ïðè
Tc < T < T∗ 0 â ÂÒÑÏ äîëæíû ñóùåñòâîâàòü äâà
òèïà âîçáóæäåíèé — íîðìàëüíûå íîñèòåëè è ôëóê-
òóàöèîííûå ïàðû. Òàêèì îáðàçîì, âèäíà ÿâíàÿ
àíàëîãèÿ êàê ìåæäó ôëóêòóàöèîííûìè ïàðàìè è
ïðåäñêàçûâàåìûìè ìîäåëüþ ðåçîíàíñíûõ âàëåíò-
íûõ çîí [58] ñïèíîíàìè, êîòîðûå äîëæíû ñïàðè-
âàòüñÿ ïðè T∗ 0 [50], òàê è ìåæäó íîðìàëüíûìè
äûðêàìè è õîëîíàìè [58], êîòîðûå äîëæíû êîí-
äåíñèðîâàòüñÿ ïðè Tc [50].
Çàêëþ÷åíèå
Íà ïëåíêàõ YBa2Cu3O7−y c Tc ≈ 80 Ê âïåðâûå
èññëåäîâàíà ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü σ′. Â
îòëè÷èå îò OÄ ïëåíîê, íà çàâèñèìîñòè σ′(T) ýòèõ
îáðàçöîâ îáíàðóæåí ÷åòêèé ïåðåõîä îò 2D ìåõà-
íèçìà ðàññåÿíèÿ ôëóêòóàöèîííûõ ïàð Ìàêè–
Òîìïñîíà ê ìåõàíèçìó Ëîóðåíöà–Äîíèàõà, à ïðè
ïðèáëèæåíèè òåìïåpàòópû ê Tc ê 3D ìåõàíèçìó
Àñëàìàçîâà–Ëàðêèíà. ×åì áëèæå Tc ê 80 Ê, òåì
ñèëüíåå ïîäàâëÿåòñÿ ôëóêòóàöèîííûé ìåõàíèçì
ÌÒ òèïà, ïîñòåïåííî çàìåùàÿñü ËÄ ìåõàíèçìîì.
Âåðîÿòíî, òàêîå ïîâåäåíèå îáóñëîâëåíî óñèëåíè-
åì ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â YBCO ÂÒÑÏ
ïðè Tc → 80 Ê.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëèëè ïðîâåñòè
ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç èçìåðåíèé ÔÏ è ýôôåêòà
Õîëëà íà ïëåíêàõ YBCO ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæà-
íèåì êèñëîðîäà, âêëþ÷àÿ òàêæå è ñâåðõðåøåòêè
YBCO–PrBCO. Ïîêàçàíî, ÷òî íåñìîòðÿ íà òî,
÷òî Tc îáðàçöîâ èçìåíÿåòñÿ îò 88 Ê (îáðàçåö F1)
äî 54 Ê (îáðàçåö F6), äëÿ âñåõ îáðàçöîâ τϕ (100 Ê) =
= (3,33 ± 0,03)⋅10−13 c è C∗ = (1,82 ± 0,02), à çàâè-
ñèìîñòü äëèíû êîãåðåíòíîñòè ξc(0) âäîëü îñè ñ îò
Tc ïîä÷èíÿåòñÿ îáùåé òåîðèè ñâåðõïðîâîäèìîñòè.
Ýòîò ðåçóëüòàò ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ñïè-
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
154 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
íîâûå ôëóêòóàöèè è äðóãèå âîçìîæíûå òèïû âçà-
èìîäåéñòâèÿ êâàçè÷àñòèö â ÂÒÑÏ, â çíà÷èòåëü-
íîé ñòåïåíè îïðåäåëÿÿ ìåõàíèçìû ðàññåÿíèÿ íîð-
ìàëüíûõ íîñèòåëåé ïðè èçìåíåíèè ñîäåðæàíèÿ
êèñëîðîäà, ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿþò íà ìåõàíèçì
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñïàðèâàíèÿ, êîòîðûé õàðàêòå-
ðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé τϕ .
Áîëüøîå çíà÷åíèå τϕ ïðèâîäèò ê ìàëûì âåëè-
÷èíàì êîíñòàíòû âçàèìîäåéñòâèÿ ôëóêòóàöèîí-
íûõ ïàð λcor . Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå
ôëóêòóàöèîííûõ ïàð ñ íîðìàëüíûìè âîçáóæäå-
íèÿìè, êîòîðîå ñîáñòâåííî è îïðåäåëÿåò ïðîöåññû
ðàñïàðèâàíèÿ, äîñòàòî÷íî ñëàáîå. Òàêèì îáðàçîì,
ïðè äîñòàòî÷íî âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ âåñüìà âå-
ðîÿòíà âîçìîæíîñòü ôëóêòóàöèîííîãî ñïàðèâà-
íèÿ. Èñõîäÿ èç âåðîÿòíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ â
ÂÒÑÏ ïðè T <∼ 200 Ê äâóõ òèïîâ íîñèòåëåé: íîð-
ìàëüíûõ äûðîê è ôëóêòóàöèîííûõ ïàð, ïðåäëî-
æåí âîçìîæíûé ìåõàíèçì ïåðåõîäà îò íîðìàëü-
íîãî â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå â ÂÒÑÏ.
 çàêëþ÷åíèå àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü
ïðîôåññîðó Â. Ì. Äìèòðèåâó çà öåííûå çàìå÷à-
íèÿ ïðè îáñóæäåíèè ðåçóëüòàòîâ ðàáîòû.
1. Y. Iye, in: Physical Properties of High Temperature
Superconductors III, D. M. Ginsberg (ed.), World
Scientific, Singapore (1992) p. 285.
2. C. P. Slichter, in: Strongly Correlated Electronic
Systems, K. S. Bedell (ed.), Addison-Wesley, New
York (1994).
3. High Temperature Superconductivity, Models and
Measurements, M. Acquarone (ed.), World Scien-
tific, Singapore (1994).
4. T. R. Chien, Z. Z. Wang, and N. P. Ong, Phys. Rev.
Lett. 67, 2088 (1991).
5. A. Ë. Ñîëîâüåâ, H.-U. Habermeier, and T. Haage,
ÔÍÒ 28, 24 (2002).
6. B. P. Stojkovic and D. Pines, Phys. Rev. B55, 8576
(1997).
7. V. Barzykin and D. Pines, Phys. Rev. B52, 13585
(1995).
8. Â. Â. Åðåìåíêî, Â. Í. Ñàìîâàðîâ, Â. Í. Ñâèùåâ,
Â. Ë. Âàêóëà, Ì. Þ. Ëèáèí, Ñ. À. Óþòíîâ, ÔÍÒ
26, 739 (2000).
9. Â. Â. Åðåìåíêî, Â. Í. Ñàìîâàðîâ, Â. Ë. Âàêóëà,
Ì. Þ. Ëèáèí, Ñ. À. Óþòíîâ, ÔÍÒ 26, 1091
(2000).
10. B. Bucher, P. Steiner, J. Karpinski, E. Kaldis, and
P. Wachter, Phys. Rev. Lett. 70, 2012 (1993).
11. L. G. Aslamazov and A. I. Larkin, Phys. Lett. A26,
238 (1968).
12. Y. Matsuda, T. Hirai, and Komiyama, Solid State
Commun. 68, 103 (1988).
13. B. Oh, K. Char, A. D. Kent, M. Naito, M. R.
Beasley, T. H. Geballe, R. H. Hammond, A. Kapi-
tulnik, and J. M. Graybeal, Phys. Rev. B37, 7861
(1988).
14. T. A. Friedmann, J. P. Rice, John Giapintzakis, and
D. M. Ginsberg, Phys. Rev. B39, 4258 (1989).
15. K. Winzer and G. Kumm, Z. Phys. B — Condensed
Matter 82, 317 (1991).
16. H.-U. Habermeier, A. L. Solovjov, and V. M. Dmit-
riev, Physica C235–240, 1959 (1994).
17. A. Gauzzi and D. Pavuna, Phys. Rev. B51, 15420
(1995).
18. A. L. Solovjov, V. M. Dmitriev, H.-U. Habermeier,
and I. E. Trofimov, Phys. Rev. B55, 8551 (1997).
19. W. Lang, G. Heine, P. Schwab, X. Z. Wang, and
D. Bauerle, Phys. Rev. B49, 4209 (1995).
20. T. Ito, K. Takenaka, and S. Uchida, Phys. Rev.
Lett. 70, 3995 (1993).
21. G. M. Eliashberg, J. Supercond. 7, 525 (1994).
22. Z. Z. Wang, J. Clayhold, and N. P. Ong, Phys.
Rev. B36, 7222 (1987).
23. A. L. Solovjov, Fiz. Nizk. Temp. 24, 215 (1998).
24. H. -U. Habermeier, Appl. Surf. Sci. 69, 204 (1993).
25. S. Hikami and A. I. Larkin, Mod. Phys. Lett. B2,
693 (1998).
26. K. Maki, Prog. Theor. Phys. 39, 897 (1968); R. S.
Tompson, Phys. Rev. B1, 327 (1970).
27. W. E. Lawrence and S. Doniach in: Proc. of the
Twelfth Int. Conf. on Low Temp. Phys. Kioto
(1971), p. 361.
28. S. K. Yip, Phys. Rev. B41, 2612 (1990).
29. W. Volz, F. S. Razavi, G. Quirion, H.-U. Haber-
meier, and A. L. Solovjov, Phys. Rev. B55, 6631
(1997).
30. Y. Matsuda, T. Hirai, S. Komiyama, T. Terashima,
Y. Bando, K. Iijima, K. Yamamoto, and K. Hirata,
Phys. Rev. B40, 5176 (1989).
31. J. Sugawara, H. Iwasaki, N. Kabayashi, H. Yamane,
and T. Hirai, Phys. Rev. B46, 14818 (1992).
32. W. Holm, O. Rapp, C. N. L. Johnson, and U. Hel-
mersson, Phys. Rev. B52, 3748 (1995).
33. P. A. Lee and N. Read, Phys. Rev. Lett. 58, 2691,
(1987).
34. M. L. Horbach, F. L. J. Vos, and W. van Saarloos,
Phys. Rev. B49, 3539 (1994).
35. D. Neri, E. Silva, S. Sarti, R. Marcon, M. Giura,
R. Fastampa, and N. Sparvieri, Phys. Rev. B58,
14581 (1998).
36. J. B. Bieri, K. Maki, and R. S. Thompson, Phys.
Rev. B44, 4709 (1991).
37. Â. Ì. Äìèòðèåâ, À. Ë. Ñîëîâüåâ, À. È. Äìèòðåí-
êî, ÔÍÒ 11, 374 (1985).
38. T. Haage, J. Q. Li, B. Leibold, M. Cardona, J.
Zegenhagen, H.-U. Habermeier, A. Forkl, Ch. Jooss,
R. Warthmann, and H. Kronmuller, Solid State
Commun. 99, 553 (1996).
39. A. L. Solovjov, H.-U. Habermeier, and T. Haage,
— to be published.
40. G. Doornbos, R. J. Wijngaarden, and R. Griessen,
Physica C235–240, 1371 (1994).
Ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2 155
41. K. Semba and A. Matsuda, Phys. Rev. B55, 11103
(1997).
42. J. Axnas, B. Lundqvist, and O, Rapp, Phys. Rev.
B58, 6628 (1998).
43. M. Affronte, J. -M. Triscone, O. Brunner, L. Antog-
nazza, L. Mieville, M. Decroux, and Q. Fischer,
Phys. Rev. B43, 11484 (1991).
44. P. G. De Gennes, Superconductivity of Metals and
Alloys, W. A. Benjamin Inc., New York-Amsterdam
(1966).
45. Â. Ì. Äìèòðèåâ, À. Ë. Ñîëîâüåâ, À. È. Äìèòðåí-
êî, ÔÍÒ 15, 356 (1989).
46. P. B. Allen, T. B. Beaulac, F. S. Khan, W. H.
Butler, F. J. Pinski, and J. H. Swihart, Phys. Rev.
B34, 4331 (1986).
47. D. B. Tanner and T. Timusk, in: Physical Pro-
perties of High Temperature Superconductors III,
D. M. Ginsberg (ed.), World Scientific, Singapore
(1992), p. 285.
48. Z. Schlesinder, R. T. Collins, F. Holtzberg,
C. Feild, S. H. Blanton, U. Welp, G. W. Crabtree,
Y. Fang, and J. Z. Liu, Phys. Rev. Lett. 65, 801,
(1990).
49. Ñ. Ñarballeira, S. R. Curras, J. Vina, J. A. Veira,
M. V. Ramallo, and F. Vidal, Phys. Rev. B63,
144515-1 (2001).
50. J. R. Engelbrecht, A. Nazarenko, M. Randeria, and
E. Dagotto, Phys. Rev. B57, 13406 (1998).
51. V. J. Emery and S. A. Kivelson, Nature (London)
354, 434 (1995).
52. K. Kawabata, S. Tsukui, Y. Shono, O. Mishikami,
H. Sasakura, K. Yoshiara, Y. Kakehi, and T. Yot-
suya, Phys. Rev. B58, 2458 (1998).
53. T. Timusk and B. Start, Rep. Prog. Phys. 62, 61
(1999).
54. H. Ding, T. Yokoya, J. C. Campuzano, T. Taka-
hashi, M. Randeria, M. R. Norman, T. Mocchiki,
K. Kadowaki, and J. Giapintzakis, Nature (London)
382, 51 (1996).
55. T. Watanabe, T. Fujii, and A. Matsuda, Phys. Rev.
Lett. 79, 2113 (1997).
56. M. Suzuki, T. Watanabe, and A. Matsuda, Phys.
Rev. Lett. 82, 5361 (1999).
57. È. Î. Êóëèê, À. Ã. Ïåäàí, ÔÍÒ 14, 700 (1988).
58. P. W. Anderson and Z. Zou, Phys. Rev. Lett. 60,
132 (1988); P. W. Anderson, Phys. Rev. Lett. 67,
2092, (1991).
Fluctuation conductivity in YBa2Cu3O7−y
films of various oxygen content.
II. YBCO films with Tc ≈ 80 K
A. L. Solovjov, H.-U. Habermeier, and T. Haage
The fluctuation conductivity of
YBa2Cu3O7−y (YBCO) films with Tc ≈ 80 Ê
has been studied for the first time. A distinct
transition from the Maki–Thompson fluctua-
tion mechanism to the Lawrence–Doniach one
and then, with approaching Tc to the Aslama-
zov–Larkin type is observed. It is shown that
the interlayer coherence length, ξc(0), and the
phase-relaxation time of fluctuating pairs
τϕ (100 K) are determined just by the tempera-
ture of this second transition. The observed
peculiarities of fluctuation conductivity and re-
sistivity behavior are found to become more
pronounced as Tc approaches 80 K, most likely
due to a sharp increase in the magnetic inter-
action in YBCO high-Tc oxides at these tem-
peratures. Despite the fact, τϕ (100 K) =
= (3.35 ± 0.01)⋅10−13 s, measured for both the
samples studied is of the same value as that for
optimally doped YBCO films. The ξc(0) vs Tc
dependence is shown to follow the standard
theory of superconductivity. Using the
measured data on fluctuation conductivity and
Hall effect in YBCO films with different oxy-
gen concentration possible mechanisms of scat-
tering and superconducting pairing in YBCO
high-Tc oxides are discussed.
À. Ë. Ñîëîâüåâ è äð.
156 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-129272 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:15Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Соловьев, А.Л. Habermeier, H.-U. Haage, T. 2018-01-18T16:05:47Z 2018-01-18T16:05:47Z 2002 Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc»80 K / А.Л. Соловьев, H.-U. Habermeier T. Haage // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 2. — С. 144-156. — Бібліогр.: 58 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.40.+k https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129272 Впервые исследована флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y (YBCO) с T ≈ 80 К. В отличие от оптимально допированных образцов, обнаружен переход от механизма рассеяния флуктуационных пар Маки-Томпсона к механизму Лоуренца-До-ниаха, а при приближении температуры к Tc к механизму Асламазова-Ларкина. Показано, что длина когерентности ξc(0) вдоль оси с и время фазовой релаксации флуктуационных пар τφ(100 К) определяются температурой именно второго перехода. Обнаруженные особенности как флуктуационной проводимости, так и резистивного поведения резко усиливаются при приближении Tc к 80 К, вероятно, вследствие значительного увеличения интенсивности магнитного взаимодействия в ВТСП при этих температурах. Несмотря на это, измеренное для двух образцов tj (100 К)=(3,35 ± 0,01)×10⁻¹³ с, т.е. такое же, как и для оптимально допированных YBCO пленок. Показано, что зависимость ξc(0) от Tc подчиняется стандартной теории сверхпроводимости. Проанализированы механизмы рассеяния носителей заряда и сверхпроводящего спаривания в YBCO. The fluctuation conductivity in YBa₂Cu₃O₇₋y (YBCO) films with T≈80 K is investigated for the first time. Unlike the optimally doped samples, these films exhibit a transition from a Maki–Thompson (MT) mechanism for the scattering of fluctuational pairs to a Lawrence–Doniach (LD) mechanism and, as the temperature approaches Tc, to an Aslamazov–Larkin (AL) mechanism. It is shown that the coherence length ξc(0) along the c axis and the phase relaxation time τφ(100 K) of the fluctuational pairs are determined by the temperature of this second transition. The features observed on both the fluctuation conductivity and resistive behavior are sharply enhanced as Tc approaches 80 K, probably because of a significant increase in the intensity of the magnetic interaction in high- Tc superconductors at these temperatures. In spite of this, for two samples a value τφ(100 K)=(3.35±0.01)×10⁻¹³ s is measured, i.e., the same value as for optimally doped YBCO films. It is shown that the dependence of ξc(0) on Tc obeys the standard theory of superconductivity. The mechanisms for the scattering of charge carriers and the superconducting pairing in YBCO are analyzed. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K Fluctuation conductivity in YBa₂Cu₃O₇₋y films with different oxygen content. II. YBCO films with Tc ≈ 80 K Article published earlier |
| spellingShingle | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K Соловьев, А.Л. Habermeier, H.-U. Haage, T. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| title | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K |
| title_alt | Fluctuation conductivity in YBa₂Cu₃O₇₋y films with different oxygen content. II. YBCO films with Tc ≈ 80 K |
| title_full | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K |
| title_fullStr | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K |
| title_full_unstemmed | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K |
| title_short | Флуктуационная проводимость в пленках YBa₂Cu₃O₇₋y с различным содержанием кислорода. II. YBCO пленки с Tc ≈ 80 K |
| title_sort | флуктуационная проводимость в пленках yba₂cu₃o₇₋y с различным содержанием кислорода. ii. ybco пленки с tc ≈ 80 k |
| topic | Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| topic_facet | Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129272 |
| work_keys_str_mv | AT solovʹeval fluktuacionnaâprovodimostʹvplenkahyba2cu3o7ysrazličnymsoderžaniemkislorodaiiybcoplenkistc80k AT habermeierhu fluktuacionnaâprovodimostʹvplenkahyba2cu3o7ysrazličnymsoderžaniemkislorodaiiybcoplenkistc80k AT haaget fluktuacionnaâprovodimostʹvplenkahyba2cu3o7ysrazličnymsoderžaniemkislorodaiiybcoplenkistc80k AT solovʹeval fluctuationconductivityinyba2cu3o7yfilmswithdifferentoxygencontentiiybcofilmswithtc80k AT habermeierhu fluctuationconductivityinyba2cu3o7yfilmswithdifferentoxygencontentiiybcofilmswithtc80k AT haaget fluctuationconductivityinyba2cu3o7yfilmswithdifferentoxygencontentiiybcofilmswithtc80k |