Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів

Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів

We discuss the possibility of a superconducting transition in island films of noble metals, in particular gold, on a semiconductor substrate. As is well known, bulk superconductivity is absent in noble metals, but, in this case, superconductivity may be possible due to the surface states. Such state...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2025
Main Authors: Pentegov, V.I., Semenov, A.V.
Format: Article
Language:English
Ukrainian
Published: Publishing house "Academperiodika" 2025
Subjects:
благороднi метали
острiвцева плiвка
поверхневi стани
надпровiднiсть за кiмнатних температур
Online Access:https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023752
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Ukrainian Journal of Physics

Institution

Ukrainian Journal of Physics
id ujp2-article-2023752
record_format ojs
institution Ukrainian Journal of Physics
baseUrl_str
datestamp_date 2025-10-29T15:44:52Z
collection OJS
language English
Ukrainian
topic благороднi метали
острiвцева плiвка
поверхневi стани
надпровiднiсть за кiмнатних температур
spellingShingle благороднi метали
острiвцева плiвка
поверхневi стани
надпровiднiсть за кiмнатних температур
Pentegov, V.I.
Semenov, A.V.
Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
topic_facet noble metals
island film
surface states
room-temperature superconductivity
благороднi метали
острiвцева плiвка
поверхневi стани
надпровiднiсть за кiмнатних температур
format Article
author Pentegov, V.I.
Semenov, A.V.
author_facet Pentegov, V.I.
Semenov, A.V.
author_sort Pentegov, V.I.
title Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_short Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_full Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_fullStr Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_full_unstemmed Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_sort про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
title_alt On the Possibility of Cooper Pairing and Superconductivity in the Surface Bands of Noble Metals
description We discuss the possibility of a superconducting transition in island films of noble metals, in particular gold, on a semiconductor substrate. As is well known, bulk superconductivity is absent in noble metals, but, in this case, superconductivity may be possible due to the surface states. Such states are well studied for the noble metal–vacuum interface and arise from the peculiarities of the spectra of such metals near the L-point of the Brillouin zone. Similar states should also occur at the metal–semiconductor interface. In the latter case, the interaction of electrons leading to Cooper pairing can be provided by bosonic surface excitations of both phonon and collective electron nature at the metal–semiconductor interface. The interaction with surface phonons is effective at low energies, while, at energies of the order of EF (the Fermi energy of the surface band), the electron–exciton interaction becomes predominant, the optimal conditions for the latter arise at close values of the penetration depths for electrons and excitons, both in the metal and in the semiconductor. We argue that the superconducting transition in such island films should be governed by a phonon mechanism, although not similar to the Bardin–Cooper–Schrieffer (BCS) one, but that non-phonon interactions also play a significant part, providing a BCS-like contribution into the equation for the superconducting gap. Recently, there have been reports on the experimental observation of superconductivity at almost room temperature in Au–Ag nanostructures. In our opinion, the role of silver in these structures, due to the difference in electronegativity, is reduced to the role of an electron donor to the surface states associated with Au, which increases the value of EF and leads to an increase in the BCS-like contribution of the non-phonon interactions.
publisher Publishing house "Academperiodika"
publishDate 2025
url https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023752
work_keys_str_mv AT pentegovvi onthepossibilityofcooperpairingandsuperconductivityinthesurfacebandsofnoblemetals
AT semenovav onthepossibilityofcooperpairingandsuperconductivityinthesurfacebandsofnoblemetals
AT pentegovvi promožlivístʹkuperívsʹkogoparuvannâínadprovídnostívpoverhnevihzonahblagorodnihmetalív
AT semenovav promožlivístʹkuperívsʹkogoparuvannâínadprovídnostívpoverhnevihzonahblagorodnihmetalív
first_indexed 2025-10-30T02:14:33Z
last_indexed 2025-10-30T02:14:33Z
_version_ 1851765431805673472
spelling ujp2-article-20237522025-10-29T15:44:52Z On the Possibility of Cooper Pairing and Superconductivity in the Surface Bands of Noble Metals Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів Pentegov, V.I. Semenov, A.V. noble metals island film surface states room-temperature superconductivity благороднi метали острiвцева плiвка поверхневi стани надпровiднiсть за кiмнатних температур We discuss the possibility of a superconducting transition in island films of noble metals, in particular gold, on a semiconductor substrate. As is well known, bulk superconductivity is absent in noble metals, but, in this case, superconductivity may be possible due to the surface states. Such states are well studied for the noble metal–vacuum interface and arise from the peculiarities of the spectra of such metals near the L-point of the Brillouin zone. Similar states should also occur at the metal–semiconductor interface. In the latter case, the interaction of electrons leading to Cooper pairing can be provided by bosonic surface excitations of both phonon and collective electron nature at the metal–semiconductor interface. The interaction with surface phonons is effective at low energies, while, at energies of the order of EF (the Fermi energy of the surface band), the electron–exciton interaction becomes predominant, the optimal conditions for the latter arise at close values of the penetration depths for electrons and excitons, both in the metal and in the semiconductor. We argue that the superconducting transition in such island films should be governed by a phonon mechanism, although not similar to the Bardin–Cooper–Schrieffer (BCS) one, but that non-phonon interactions also play a significant part, providing a BCS-like contribution into the equation for the superconducting gap. Recently, there have been reports on the experimental observation of superconductivity at almost room temperature in Au–Ag nanostructures. In our opinion, the role of silver in these structures, due to the difference in electronegativity, is reduced to the role of an electron donor to the surface states associated with Au, which increases the value of EF and leads to an increase in the BCS-like contribution of the non-phonon interactions. Обговорюється можливiсть надпровiдного переходу в острiвцевих плiвках благородних металiв, зокрема золота, на напiвпровiдниковiй пiдкладинцi. Як вiдомо, об’ємна надпровiднiсть у благородних металiв вiдсутня, але в цьому випадку надпровiднiсть можлива за рахунок поверхневих станiв. Такi стани добре вивченi для межi благородний метал–вакуум i виникають з особливостей спектрiв таких металiв поблизу L-точки зони Брiллюена. Подiбнi стани мають виникати i на межi метал–напiвпровiдник. В останньому випадку взаємодiя електронiв, що приводить до куперiвського парування, може забезпечуватися бозонними поверхневими збудженнями як фононної, так i колективної електронної природи на межi метал–напiвпровiдник. Взаємодiя з поверхневими фононами ефективна за низьких енергiй, тодi як за енергiй порядку EF (енергiя Фермi поверхневої зони) переважає електрон–екситонна взаємодiя, оптимальнi умови для якої виникають за близьких значень глибин проникнення електронiв i екситонiв, як в металi, так i в напiвпровiднику. Ми стверджуємо, що надпровiдний перехiд у таких острiвцевих плiвках має вiдбуватися за фононним механiзмом, хоча й не подiбним до механiзму Бардiна–Купера–Шрiффера (БКШ), але суттєву роль вiдiграють також нефононнi взаємодiї, якi дають БКШ-подiбний внесок у рiвняння для енергетичної щiлини. Нещодавно з’явилися повiдомлення про експериментальне спостереження надпровiдностi за майже кiмнатної температури в наноструктурах Au–Ag. На нашу думку, роль срiбла в цих структурах, завдяки рiзницi електронегативностей, зводиться до ролi донора електронiв до поверхневих станiв, пов’язаних з Au, що збiльшує величину EF i приводить до зростання БКШ-подiбного внеску нефононних взаємодiй. Publishing house "Academperiodika" 2025-10-29 Article Article application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023752 10.15407/ujpe70.10.710 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 70 No. 10 (2025); 710 Український фізичний журнал; Том 70 № 10 (2025); 710 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe70.10 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023752/3375 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023752/3376 Copyright (c) 2025 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine

Similar Items