Новый безмедный сверхпроводник K-Bi-O

Хорошо известно семейство сверхпроводящих соединений BaBi(Pb)O3. Все эти сверхпроводники являются "четверными": Ba-Pb-Bi-O или Ba-K-Bi-O. В Японии
(ISTEC, Токио) путем синтеза при высоком давлении впервые получили тройной сверхпроводник K1-xBi1+xO3 [N.R.Khasanova et al., Physica C 305 (1998)
275]. Величина Tc составляет около 10К при 0? x? 0.1 и почти не зависит от x в этом диапазоне, а увеличение x>0.1 ведет к потере сверхпроводимости. По данным рентгеновской и электронной дифракции кристаллическая структура представляет собой кубический перовскит.
Ревизия симметрии параметра порядка в "электронных" ВТСП

Большинство (хотя и не все) экспериментальных данных говорит о том, что в
ВТСП с дырочным типом проводимости параметр сверхпроводящего порядка D имеет d-волновую симметрию. Таких ВТСП подавляющее большинство (YBa2Cu3O7,

La2-xSrxCuO4, Bi2Sr2CaCu2O8 и т.д.). Что касается немногочисленных известных на сегодня ВТСП с электронным типом проводимости, наиболее изученным из которых является Nd2-xCexCuO4, то долгое время считалось, что в них D имеет s-волновую симметрию.
Группа японских физиков из Nagoya University, Tohoku University и Japan
Science and Technology Corporation выполнила исследования квазичастичных спектров возбуждений в монокристаллах

Nd2-xCexCuO4 методом STM/STS [1]. Полученные результаты показали, что D не только анизотропен в импульсном пространстве, но и имеет

d-волновую симметрию. Авторы [1] обсуждают, тип этой симметрии – dxy-волна или dx2-y2-волна – и склоняются в пользу последней.
[1] F.Hayashi et al., J. Phys. Soc. Jap., 1998, 67, p.3234
Сверхпроводимость Tl1.8Ba2.0Ca2.6Cu3.0O10+d в морозную погоду при высоком давлении

Известно, что критическая температура Tc большинства ВТСП увеличивается под давлением, достигая рекордной величины Tc» 160К в HgBa2Ca2Cu3Ox при P»
30ГПа. Недавно появилось сообщение [1] об аномальном росте Tc поликристаллических образцов ВТСП Tl1.8Ba2.0Ca2.6Cu3.0O10+d при P» 5ГПа.
Авторы [1] обнаружили, что Tc быстро увеличивается с ростом P от своего начального значения Tc=129К при P=0 и достигает величины Tc=255К (обычная для русской зимы температура!) при P=4.3ГПа. Вот только Tc, измеренная в
[1], к сожалению, представляет собой не температуру нулевого сопротивления, а лишь температуру начала уменьшения (хотя и очень резкого) R(T) при охлаждении образца. Заметим, что статья [1] представляет собой своеобразный
"интернациональный винегрет": она написана китайскими физиками на английском языке и опубликована в украинском журнале.
[1] C.Y.Han et al., ФНТ, 1998, 24, p.305
Завершена сборка магнитной системы RHIC (Brookhaven)

1800 сверхпроводящих магнитов установлены и частично испытаны в единой магнитной системе коллайдера тяжелых релятивистских ионов (RHIC). На их изготовление потребовались 21млн. метров сверхпроводящего проводника и 900 тысяч часов рабочего времени. Планируется, что первый испытательный “пуск” пучка ионов будет произведен в марте 1999 года, а в июле ожидаются эксперименты по первому столкновению пучков. Поставщиком первичного пучка ионов для RHIC станет старейший брукхэвенский синхротрон (AGS), построенный еще в 1960 году.
CERN Courier, December 1998
Сверхпроводящий фильтр

Ученые International Superconductivity Technology Center (Tokyo) совместно с NEC Corp. (Tokyo) разработали ВТСП фильтр для использования в спутниковых системах связи и на базовых станциях сотовых телефонов. В процессе разработки преодолена проблема, стоявшая перед такими фильтрами. Прежние конструкции ВТСП фильтров не совместимы с высокими уровнями мощности, характерными для систем космической связи. ВТСП фильтр, анонсированный ф.
NEC, выдерживает в 10 раз более высокие уровни мощности в сравнении с другими ВТСП фильтрами.
Контакт:

G. Pindoria, e-mail: Ошибка! Закладка не определена.
Гигантский изотоп-эффект в сверхпроводнике La2-xSrxCuO4

Лантановая керамика уже принесла Alex’у Muller’у нобелевскую премию. И вот
– новый подарок. Muller с соавторами обнаружил в сверхпроводнике La2- xSrxCuO4 гигантский изотоп-эффект.
Две группы экспериментаторов, возглавляемые A.Bianconi (Римский университет) и K.A.Muller’ом (Цюрихский университет) исследовали структуру спектральных линий в La1.94Sr0.06CuO4 вблизи края рентгеновского поглощения
(методом XANES, чувствительным к локальным искажениям кислородного окружения атомов меди). Эксперименты проводились на источнике синхротронного излучения в Гренобле.
Вид спектра определяется статистическим распределением “мгновенных фотографий” кристаллической решетки (с характерным временем 10-15с) на масштабах порядка 5A. В эксперименте для образца La2-xSrxCuO4 ниже некоторой температуры Т* форма спектральных линий резко изменялась, что авторы связывают с замораживанием флуктуаций и возникновением поляронного упорядочения типа полос (lattice-charge stripes). При замене 16O на 18O температура Т* возрастает со 110К до 170К. При этом изотоп-эффект для температуры сверхпроводящего перехода Тс гораздо меньше и другого знака: для образца с 16O Тс» 8К, а у образца с 18O Тс примерно на 1К ниже. Столь огромный изотопический сдвиг температуры Т* авторы объясняют важной ролью поляронных эффектов в образовании полос. Такая интерпретация накладывает определенные ограничения на возможные микроскопические механизмы, ответственные за возникновение, как полосчатой структуры, так и сверхпроводящего состояния.

Ошибка! Закладка не определена., версия от 5.01.99
Верхнее критическое поле борокарбида YNi2B2C

Измерения верхнего критического поля Hc2 в сверхпроводниках осложняются наличием “паразитного” парамагнитного сигнала, обусловленного несовершенством образца (наличием областей нормальной фазы). Поэтому в ходе экспериментов по определению Hc2(T) в борокарбиде YNi2B2C группа американских и южнокорейских физиков уделила особое внимание качеству исследованных ими монокристаллов [M.-O.Mun et al., Physica C 303 (1998)
57]. Им удалось понизить парамагнитный сигнал до уровня 10% от минимального приводимого в литературе и получить таким образом более достоверные значения Hc2. Оказалось, что во всем изученном диапазоне температур 9K < T
< Tc » 15K (0 < Hc2 < 3Тл) зависимость Hc2(T) имеет положительную кривизну.
Иными словами, скорость роста Hc2 при понижении температуры увеличивается, а признаки выхода Hc2 на константу при T ® 0 отсутствуют. Интересно, что точно такой же вид кривая Hc2(T) имеет и в “overdoped” ВТСП. Это
“совпадение” может быть следствием сходства механизмов сверхпроводимости борокарбидов и ВТСП.
Легированная Си-О плоскость: еще одна попытка описать основное состояние

Проблема основного состояния слаболегированных 2D купратов до сих пор активно дискутируется при множестве разноречивых экспериментальных результатов и теоретических моделей. Картину усложняют два обстоятельства
(к слову, они же обуславливают разнородность экспериментальных данных): наличие дальнего и/или ближнего магнитного порядка и существенно различная подвижность дырок при легировании исходной диэлектрической матрицы различными типами допантов.
Так, например, модельное соединение La2CuO4 можно легировать тремя принципиально разными способами: примесью замещения в позицию La (1) или Cu
(2) а также примесью внедрения в виде сверхстехиометрического кислорода
(3). В последнем случае из-за большой подвижности кислорода система демонстрирует макроскопическое фазовое расслоение на дырочно-богатую и дырочно-бедную фазы, размеры которых могут достигать масштаба нескольких микрон. При всем многообразии ВТСП систем, система La2CuO4+х – единственная, где явление фазового расслоения происходит на макроскопических масштабах. Именно это явление легло в основу представления о легированной Сu-О плоскости, как о нестабильной относительно фазового расслоения. При этом следует иметь в виду, что в случае “тяжелых” примесей
(Sr вместо La и Li вместо Cu) система может расслаиваться только на микроуровне. В первом приближении размеры возникающих “фаз” определяются выигрышем в магнитной энергии и проигрышем в кинетической.
Какая форма зарядовых флуктуаций будет реализовываться на практике, опять же зависит от типа конкретной системы. Например, магнитная восприимчивость
La(Sr)CuO4 системы трактовалась [1] как система антифазных доменов, где носители тока сконцентрированы на границах доменных стенок. Система
La2CuO4+x с низкой подвижностью кислорода и, как следствие, с отсутствием макроскопического расслоения не укладывается в модель с дырочно-богатыми доменными стенками, а более адекватно описывается в модели дырочно-богатых капель с размерами, зависящими от подвижности кислорода [2]. Кроме этого, значительный блок работ (в основном по упругому рассеянию нейтронов) теперь уже на кристаллах с большой подвижностью избыточного кислорода посвящен обнаружению и исследованию кислородной сверхструктуры и структурам, связанным с кислородным упорядочением (stripes, stagers etc.).
Наконец, недавно появилась еще одна работа, касающаяся вопроса о том, как же выглядит допированная Сu-О плоскость с точки зрения распределения в ней избыточного заряда. Изучалась система La2Cu(Li)O4. Известно, что замещение меди литием дает самую низкую подвижность дырок в La2CuO4 (сопротивление dR/dTTc обнаружено не было. По-видимому, между псевдощелью и сверхпроводящей щелью в ВТСП имеется какая-то связь, которая может оказаться весьма нетривиальной, как нетривиальна и необычная (зависящая от температуры) анизотропия псевдощели.
Не исключено, что в нормальном состоянии ВТСП присутствуют виртуальные электронные пары, время жизни которых t связано с неопределенностью их энергии связи D e соотношением t D e ~h [4]. Когда величина D e становится сравнима со сверхпроводящей щелью в определенной точке поверхности Ферми, то в этой точке "открывается" псевдощель.
Как бы то ни было, приведенные в [3] результаты позволяют примирить большое количество имеющихся в литературе противоречивых данных, полученных при исследовании псевдощели различными методами. Действительно, поскольку псевдощель сильно анизотропна в импульсном пространстве, то температурная зависимость конкретной физической величины (электрической проводимости, удельной теплоемкости, туннельного тока и т.д.) определяется конкретной зависимостью соответствующего матричного элемента от импульса, а эти матричные элементы для разных физических величин могут существенно различаться.
В электронном Банке препринтов уже появились первые теоретические работы [5-
7], посвященные объяснению данных работы [3] и формулировке соответствующих моделей.

C.G.Olson et al., Science 1989, 245, p.731

J.C.Campuzano et al., Phys. Rev. Lett. 1990, 64, p.2308

M.R.Norman et al., Nature 1998, 392, p.157

P.Coleman, Nature 1998, 392, p.134

G.Preosti et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/9808298

J.Kishine and K.Yonemitsu,…/cond-mat/9808303

V.J.Emery and S.A.Kivelson,…/cond-mat/9809083
Аномалии спектра одночастичных возбуждений в Bi2Sr2CaCu2O8+d

Согласно стандартной теории сверхпроводимости БКШ, величина критической температуры Tc определяется величиной сверхпроводящей щели D , которая, в свою очередь, обусловлена характерной энергией фононов (или каких-то других
"спаривающих бозонов"). Переход в сверхпроводящее состояние приводит к модификации только тех одночастичных возбуждений, энергия которых меньше или порядка D (то есть » 2kBTc, так как 2D /kBTc» 3.5 в модели БКШ). В обычных сверхпроводниках D на несколько порядков меньше энергии Ферми, поэтому требование совместного выполнения законов сохранения энергии и импульса при взаимодействии двух электронов приводит к тому, что спариваются электроны, находящиеся в очень узкой области импульсного пространства: полный импульс двух электронов в куперовской паре K» 0, так что фактически спариваются лишь электроны с импульсами k» -k? .
Совершенно другая картина открылась группе американских, австралийских и японских ученых при исследовании одночастичной спектральной плотности оптимально допированных монокристаллов Bi2Sr2CaCu2O8+d методом фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Оказалось, что при понижении температуры ниже Tc одночастичный спектр изменяется в очень широком интервале энергий, вплоть до 300мэВ (или 40kBTc) при некоторых значениях импульса. Это говорит о том, что в ВТСП, вероятно, в спаривании участвуют практически все электроны, а не только те из них, которые находятся в узкой "корочке" вблизи поверхности Ферми. Как следствие, не исключено, что величина Tc в ВТСП ограничивается не силой спаривающего взаимодействия электронов, а какими-то другими, пока нам неизвестными факторами. Полученные результаты ставят под сомнение применимость каких бы то ни было теорий среднего поля к ВТСП.
Кроме того, оказалось, что имеет место аномально большой (величиной Q»
(0.45p ;0)) перенос спектрального веса от одного импульса к другому. По мнению авторов, этот эффект может быть связан с "полосками" (stripes), то есть с микроскопическими неоднородностями распределения заряда в ВТСП.
Z.-X.Shen et al., Science, 1998, 280, 259
Примеси в слоях CuO2 и между ними

Исследование влияния различных типов примесей на свойства ВТСП YBa2Cu4O8 выполнено в работе новозеландских ученых из New Zealand Institute for
Industrial Research [1]. Они показали, что частичное замещение Y на Ca и Ba на La практически не влияет на Tc, тогда как замещение Cu на Zn или Ni приводит к быстрой деградации сверхпроводимости. Полученные результаты полностью согласуются с двумерной картиной, согласно которой высокотемпературная сверхпроводимость обусловлена спариванием в слоях CuO2.
Если целостность последних нарушается (как при замещении атомов меди), то
Tc падает. Если же атомный беспорядок возникает за пределами этих слоев
(как при замещении атомов иттрия и бария), то Tc не меняется. Полученные результаты говорят еще и о слабой роли взаимодействия между слоями CuO2 для сверхпроводимости ВТСП.
И тем не менее, это межслоевое взаимодействие все же надо учитывать.
Эксперименты по замещению Bi ® Bi0.6Pb0.4 (атомы свинца располагаются вне слоев CuO2) в монокристаллах ВТСП Bi2Sr2CaCu2O8, проведенные в University of Kentucky, США [2], свидетельствуют, что Tc при таком замещении уменьшается весьма прилично - на ~20К (хотя сверхпроводящая щель остается неизменной!). Значит, межплоскостное взаимодействие, которое нарушают атомы свинца при таком замещении, все же оказывает определенное влияние на высокотемпературную сверхпроводимость.

G.V.M.Williams and J.L.Tallon,

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки