Андреевская, туннельная и джозефсоновская спектроскопия двухщелевого сверхпроводника Mg1-xAlxB2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Кузьмичев Светослав Александрович

АНДРЕЕВСКАЯ, ТУННЕЛЬНАЯ И ДЖОЗЕФСОНОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ДВУХЩЕЛЕВОГО СВЕРХПРОВОДНИКА М^А^

Специальность - 01. 04. 07 Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2010

2 5 и0Я 7Щ

004614460

Работа выполнена на кафедре Физики низких температур и сверхпроводимос физического факультета и на факультете наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Пономарев Ярослав Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

член-корреспондент Отделения физических наук РАН Арсеев Петр Иварович

Ведущая организация: Институт общей физики РАН

Защита состоится " 26 " ноября 2010 года в 16:00 на заседани Диссертационного совета Д 501.002.05 при Московском Государственно Университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119991 ГСП-1, Москва Ленинские Горы, дом 1, МГУ, лабораторный корпус Б (строение 73), факультс наук о материалах, ауд. 235 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

кандидат физико-математических наук Цетлин Михаил Борисович

Автореферат разослан "26" октября 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 501.002.05 при МГУ им. М. Г " кандидат химических наук

Еремина Елена Алимовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

К%В2 является сверхпроводником с наивысшей для бинарных соединений критической температурой (Тс да 40 К). Такая критическая температура не характерна для классических сверхпроводников, и в тоже время она значительно ниже Тс высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). В отличие от сложных ВТСП-оксидов диборид магния имеет исключительно простые состав и структуру. Большое внимание исследователей привлекла роль квазидвумерной (20) структуры Было отмечено сходство структуры и

электронных свойств М§В2 и графита. Оба соединения имеют слоистую структуру, изоэлектрошш (ионная формула борида Мё2+(В2)") и обладают подобным типом химической связи, включающей сильные внутрислоевые ст-связи и слабые межслоевые я-связи. Природа указанных аналогий становится понятной при анализе зонной структуры и фононного спектра диборида магния [1-3]. Механизм спаривания в К^В2 имеет фононный характер, на что указывает обнаружение в этом материале изотопического эффекта по бору. Присутствие сингулярности ван Хова в 2В а-зонах может существенно повлиять на величину критической температуры Тс, если с помощью допирования сместить уровень Ферми на ник плотности квазичастичных состояний. Возможно, наиболее удивительным результатом теоретического анализа сверхпроводящих свойств диборида магния было предсказание двухщелевой сверхпроводимости в этом материале [1-3]. Авторами было показано, что без учета а-л-взаимодействия в дибориде магния должны сосуществовать два сверхпроводящих конденсата с существенно различными критическими температурами: 1) ТШ»45К для 20-сверхпроводимости в а-зонах (поверхность Ферми состоит из двух гофрированных цилиндров с осями в с-направлении), 2) ТС1» 15 К для ЗЭ-сверхпроводимости в я-зонах (поверхность Ферми состоит из двух трехмерных "трубочных" конструкций). В реальности, благодаря слабому а-л-взаимо-

действию диборид магния имеет единую критическую температуру ТС«40К при двух сверхпроводящих щелях Дст(0) « 7 мэВ и Д^О) « 2 мэВ [1-4].

В теоретической работе Леггетта было показано, что в двухщелевых сверхпроводниках существует уникальная возможность возникновения низкочастотных плазменных мод, связанных с флуктуациями относительной фазы параметров порядка двух сверхпроводящих конденсатов (леггеттовские плазменные моды) [5]. Свойства этих мод в дибориде магния были исследованы в теоретических работах [6-11]. Результаты экспериментальных исследований сверхпроводящих свойств MgB2 приведены в обзорах [12].

Теоретическая квазичастачная плотность состояний у MgB2 имеет две чётко выраженные щелевые особенности [3], что должно приводить к появлению на вольтамперных характеристиках (ВАХ) андреевских микроконтактов типа SnS двух независимых субгармонических щелевых структур, соответствующих Д„ и Д,. Соответственно, на ВАХ туннельных контактов типа SIS должны существовать две щелевые особенности при смещениях Vg] = 2zVe и Vg2 = 2ДУе. Эти предположения подтверждены в настоящей экспериментальной работе, где проведено сравнительное экспериментальное исследование сверхпроводящих свойств поликристаллических образцов MgB2, приготовленных тремя различными методами на химическом факультете МГУ и в Физическом институте РАН.

Полученные в настоящей работе результаты андреевской и туннельной спектроскопии поликристаллических образцов MgB2 могут быть объяснены непротиворечивым образом при следующих предположениях:

1. диборид магния является двухщелевым сверхпроводником,

2. благодаря слоистой кристаллической решётке MgB2 в контактах на микротрещине могут возникать стопочные андреевские структуры типа SnS (внутренние многократные андреевские отражения) и стопочные джозефсоновские контакты типа SIS (внутренний эффект Джозефсона),

3. сильная неоднородность некоторых образцов MgB2 (серия BG) приводит к тому, что критическая температура Тс в контактной области меняется в пределах 20 К < Тс < 39 К; у значительно более однородных образцов (серии KR и ВВ) разброс по Тс в контактной области значительно меньше:

36 К < Тс < 41 К. Разброс по Тс у исследованных образцов был использован для определения связи между критической температурой Тс и большой щелью Да. 4. На ВАХ туннельных и андреевских М§В2-контактов наблюдаются тонкие структуры, связанные с резонансным взаимодействием с леггеттовскими плазменными модами, присущими двухщслсвым сверхпроводникам.

Цель работы

Основными задачами настоящей экспериментальной работы являлись: проверка теоретической модели двухщелевой сверхпроводимости диборида магния с помощью андреевской и туннельной спектроскопии, внутренней андреевской и внутренней туннельной спектроскопии (т.е. при помощи типичных для слоистых соединений внутреннего эффекта многократных андреевских отражений и внутреннего эффекта Джозефсона). Определение температурных зависимостей сверхпроводящих щелей А,, и Д^, а также зависимостей Д^ДТ;.) У системы Мд1.хА1хВ2 (0,15 < х < 0,45). Проверка существования в сверхпроводящем МёВ2 коллективных плазменных колебаний, предсказанных Леггетгом, методами джозефсоновской спектроскопии (позволяющей возбуждать моды колебаний переменным Джозефсоновским током). Определение энергий таких плазмонов.

Конкретные задачи диссертационной работы включали:

1. экспериментальную проверку теоретической модели двухщелевой сверхпроводимости диборида магния М§В2;

2. установление температурных зависимостей сверхпроводящих щелей До и Д* у поликристаллических образцов Г^В? и системы К%1_хА1хВ2;

3. определение характерного напряжения Л/с = 1с у джозефсоновских контактов БК-типа на базе сверхпроводника М§В2;

4. проверка наличия внутреннего эффекта Джозефсона на ВАХ туннельных контактов, образующих стопку в с-направлении;

5. определение связи между критической температурой Тс и величинами большой и малой сверхпроводящих щелей Д„ и Д* у диборида магния с разной степенью дефектности и у системы М§(.хА1хВ2;

6. поиск тонкой структуры на ВАХ джозефсоновских и андреевских М§В2-контактов, вызванной возбуждением низкочастотных плазменных мод, предсказанных Леггетгом в 1966 году и являющихся следствием флуктуаций относительной фазы параметров порядка двух сверхпроводящих конденсатов в М§В2 (а- и я-зоны). Определение энергий таких плазмонов для контактов с различными Тс на базе 1У^В2 и 1\^]_хА1хВ2 из экспериментальных данных;

7. оценка величин перенормированных внутризонных и межзонных констант электрон-фононного взаимодействия Хц.

Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту

В результате проведенных исследований:

1. с помощью андреевской и туннельной спектроскопии определены температурные зависимости сверхпроводящих щелей Аа и АТм. Обнаружено, что обе щели закрываются при одной критической температуре Тс;

2. установлено, что в дибориде магния температурная зависимость большой щели А„(Т) близка к стандартной БКШ-зависимости. Температурная зависимость малой щели Д*(Т) не описывается БКШ-моделью, что, по-видимому, является следствием сильного влияния 20 ст-зон на сверхпроводящие свойства 30 я-зон за счёт внутреннего эффекта близости (эффекта близости в к-пространстве);

3. в работе исследованы особенности ВАХ джозефсоновских контактов на базе двухщелевого сверхпроводника К^В2. Определённая в работе величина характерного напряжения Ус = (4 -г 6) мВ находится в согласии с теоретическими предсказаниями [13];

4. в туннельном режиме для 1\^В2-контактов на микротрещине получены стопочные ВАХ, типичные для внутреннего эффекта Джозефсона, наблюдавшегося ранее только в купратных сверхпроводниках при токе в с-направлении [14]. Обнаружение внутреннего эффекта Джозефсона однозначно указывает на квазидвумерный характер сверхпроводимости в К^В2;

5. у исследованных образцов обнаружен скейлинг большой щели Д0 и критической температуры Тс. Характеристическое отношение 2Д„/квТс » 6 ± 1 для МбВ2 близко по величине к аналогичному отношению у сверхпроводящих купратов. Оценено собственное характеристическое отношение в двумерных с-зонах 2Д0/квТс'г= 5,3 ± 1 (где Тс°- критическая температура, которой бы обладал ст-конденсат, если бы не взаимодействовал с л-кондснсатом). Величина 5,3 не может быть объяснена стандартной теорией БКШ;

6. отношение А„/Д, меняется в заметных пределах, что, возможно, является следствием зависимости интенсивности межзонного рассеяния от уровня дефектности диборида магния;

7. в работе впервые получены экспериментальные данные, прямо указывающие на существование низкочастотных легтеттовских плазменных мод в МёВ2. На ВАХ джозефсоновских и андреевских М§В2-контактов при Т = 4,2 К обнаружена хорошо воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть вызвана взаимодействием с леггеттовскими плазмонами. При Т0= (30-г40) К энергия плазмонов Еь=(4-г5) мэВ и по порядку величин согласуется с теоретическими представлениями [8,11] во всём интервале Тс, что подтверждает важность межзонного взаимодействия в этом материале;

8. для сверхпроводящего MgB2 с максимальными Тс при помощи выражения для энергии леггеттовских плазмонов, выведенного в работе [11], были оценены перенормированные внутризонные и межзонные константы электрон-фононного взаимодействия: Хи« 0,34; кг2~ 0,20; А^» 0,0076; Я.2, ® 0,073;

9. у качественных микроконтактов БпБ-типа на базе М^В2 и Mg1.xAlxB2 впервые обнаружен дублетный характер субгармонической щелевой структуры, что может быть следствием существования двух пар близко расположенных щелей, то есть реализации четырёхзонного приближения, предложенного в теоретической работе Чоя и др. [3].

Практическая ценность полученных в диссертационной работе

результатов заключается в том, что они дают существенный вклад в решение

вопросов оптимизации сверхпроводящих свойств MgB2.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях:

1. IX Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам (Ломоносов'2002), секция "Фундаментальное материаловедение", Россия, Москва, 9-12 апреля 2002,

2. The International Workshop "Ab-intro understanding of superconducting and normal state properties of MgB2", Rome, Italy, 2-4 July 2003,

3. The 7й International Workshop "High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering" (MSU-HTSC VII), Russia, Moscow, 20-25 June 2004,

4. Первой международной конференции "Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости", Россия, Звенигород, 18-22 октября 2004,

5. MRS Spring Meeting "Recent Advances in Superconductivity", Symposium HH, San Francisco, California, USA, April 18-21,2006,

6. 34OM Совещании по физике низких температур (HT-34), Россия, Ростов-на-Дону, 26-30 сентября 2006,

7. The 10th International Meeting on "Order, Disorder and Properties of Oxides" (ODPO-IO), Россия, г. Ростов-на-Дону, 12-17 сентября 2007,

8. The 7th International Conference "Magnetic and Superconducting Materials" (MSM07), Khorezm Mamun Academy of Sciences, Khiva, Uzbekistan, 25-30 September 2007,

9. Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам "Ломоносов-2010", секция "Физика", Россия, Москва, апрель 2010.

10. Taiwan-Russia Joint Symposium "Magnetism, Superconductivity, and the Electronic Structure in Low-Dimensional Systems", Taiwan, 8-11 October, 2010.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ и 8 тезисов, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка литературы. Первая глава содержит краткий литературный обзор по теме исследования, вторая глава - описание экспериментальной установки и метода приготовления контактов на микротрещине ("break-junction") в сверхпроводниковых образцах. Каждая из следующих двух глав содержит оригинальные результаты, полученные автором. Объём диссертации 188 страниц, включая 74 рисунка, 1 таблицу, оглавление и список литературы из 132 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы задачи исследований и дан анализ научной новизны полученных результатов и их практической ценности. Описывается структура диссертации и приведен список опубликованных печатных работ по теме диссертации.

В первой главе диссертации содержится краткий обзор литературы по структуре и физическим свойствам соединения MgB2, особенностям сверхпроводящего состояния с двумя щелями. Рассматриваются вариации сверхпроводящих свойств у соединений Mg[.xAIxB2 и Mg(B |.хСх)2, обсуждаются основные теоретические модели влияния примесей на двухщелевую сверхпроводимость и их экспериментальная проверка. Приведён обзор теоретических работ по коллективным плазменным колебаниям, присущим двухщелевым сверх-

проводникам; обсуждается возможность обнаружения леггетговских мод в этих соединениях.

Диборид магния имеет простую гексагональную структуру типа А1Вг (а = 3,086 Ä, с = 3,524 Ä, пространственная группа симметрии P6/mmm), характерную для диборидов. Атомы бора находятся в центрах тригональных призм, в вершинах которых расположены атомы магния. Плоскости бора, представляющие собой решётку типа графита, разделены гексагональными плотноупакованными плоскостями магния. Так же как и графит, диборид магния обладает сильной анизотропией в В-В направлениях.

Плотность кристаллов MgB2 оценивается как 2,5 г/см3, удельное сопротивление при комнатных условиях - как 5,3 мкОм-см, а при Т = 50 К -величиной 1,0 мкОм-см. Удельное сопротивление поликристаллов приблизительно составляет 9,6 мкОм-см (при 300 К) и 0,4 мкОм-см (при 50 К). Плотность носителей заряда в нём составляет примерно п »6,7-1022. Длина свободного пробега примерно равна 80 нм. Для тонких плёнок MgB2 было определено значение критического тока Jc> 107 А/см2. Установлено, что MgB2 является сверхпроводником 2-го рода с длинами когерентности для носителей из а- и л-зон ¡;а«13нм, £„и51нм, и лондоновскими глубинами проникновения Vl® 48 нм, X^l« 34 нм.

В настоящее время для объяснения явления сверхпроводимости в MgB2 предложены две основные модели:

1. MgB2 является классическим сверхпроводником с фононным механизмом спаривания, а необычно высокая для теории БКШ критическая температура Тся 39 К (2Д/кТс= 3,5 ч- 4,0) [15] объясняется сильным смещением фононного спектра в область более высоких энергий, вызванным малой массой атомов бора. Существенное повышение Тс у MgB2, как утверждают авторы этой работы, практически невозможно.

2. MgB2 - аналог высокотемпературных (ВТСП) купратов с 2D дырочным транспортом в плоскостях бора [16,17]. В одной из версий второй модели учитывается то обстоятельство, что в 2D плотности состояний, соответствующей металлической плоскости бора, присутствует сингулярность ван Хова, расположенная под уровнем Ферми. Узкий пик в плотности состояний существенно влияет на величину Тс. Дополнительное допирование плоскостей бора дырками позволит приблизить уровень Ферми к особенности ван Хова и, таким образом, повысить Тс.

Допирование алюминием, наоборот, приводит к появлению избыточных электронов. Было показано, что критическая температура системы Mgi-xAlxB2 обращается в нуль при концентрации х = 0,5. Явление уменьшения Тс при допировании алюминием образцов MgB2 может быть объяснено эффектом заполнения валентной зоны допирующими электронами А1 и уменьшением плотности зонных состояний N0 „ вследствие этого. В экспериментальной работе [18], проведённой с помощью ЯМР на атомах "В, авторами сделано заключение о том, что замещение Mg на А1 не вызывает разрушение пар, а уменьшение Тс вызвано в первую очередь падением плотности зонных состояний N.

Вторая глава содержит описание методики измерений I(V)-, dI(V)/dV-и ЩТ)-характеристик и техники приготовления туннельных контактов. Также рассматриваются особенности туннельной, андреевской и джозефсоновской спектроскопии. Указаны характеристики и методика изготовления использованных в работе образцов.

Измерителиш установка собрана на базе многофункционального устройства ввода-вывода AT-MIO-16X (National Instruments) и персонального компьютера. Запись dI(V)/dV-xaparrepncTHK сверхпроводящих контактов производится с помощью быстродействующего автоматического цифрового моста переменного тока (модуляционный метод). Для подачи смещения на исследуемый контакт используется один из двух 16-битовых умножающих

ЦАПов, расположенных на цифровой плате AT-MIO-16X. Второй умножающий ЦАП питается внешним переменным напряжением от звукового генератора и используется в компенсационных цепях в режиме записи dI(V)/dV-характеристик сверхпроводящих туннельных контактов. Измерение температуры производится автоматически с помощью калиброванного германиевого датчика.

В использованных в работе контактах на микротрещине ("break-junctions") туннельная структура реализуется при механическом контакте двух криогенных сколов кристалла ВТСП. Высокое качество поверхности криогенного скола позволяет получать симметричные контакты ScS-типа (где с - слабая связь) и хорошо воспроизводящиеся результаты, что выгодно отличает применённую в настоящей работе методику от туннельных структур других конструкций. Уникальным достоинством контакта на микротрещине является возможность его механической регулировки в процессе эксперимента при низких температурах, что позволяет сравнительно легко переводить контакт из туннельного режима (SIS-тип контакта; джозефсоновская спектроскопия, туннельная и внутренняя туннельная спектроскопия) в микроконтактный режим (SNS-тип контакта; андреевская и внутренняя андреевская спектроскопия). Последнее даёт возможность получить разностороннюю информацию о сверхпроводящих параметрах исследуемого материала в одном эксперименте.

Микротрещина в кристаллах создавалась при изгибной деформации столика с образцом при температуре кипения гелия. Токовые и потенциальные контакты на образцах создавались с помощью жидкого In-Ga припоя.

В наших исследованиях использовались поликристаллические образцы диборида магния из различных серий. Необходимо отметить, что, так как наша методика измерений работает с контактами малого диаметра, размеры которых по оценкам обычно находятся в диапазоне (0,01 -г 1) мкм, то при размере зёрен поликристаллов от 1 мкм и более удаётся измерить свойства единичного кристаллита. При этом мы работает с объектом высокой однородности.

В работе были использованы как поликристаллические образцы MgB2 с избытком магния и MgO (серии, обозначенные как Кг и KrW, которые были любезно предоставлены доктором физ.-мат. наук С.И. Красносвободцевым, ФИАН), так и со структурным беспорядком (серии, обозначенные как MB, BG), а также образцы Mgi.xAlxB2, допированные алюминием с концентрациями

0.15.<х<0,45, (серии MBA, BBS). Последние четыре серии из указанных были предоставлены в виде таблеток профессором Б.М. Булычевым, докторами хим. наук К.П. Бурдиной и Л.Г. Севастьяновой (химический факультет МГУ им. Ломоносова). Использованные в работе тонкие пластинки сверхпроводника (0,4x1x2) мм3 вырезались из таблеток с помощью электроэрозионной установки и перетирания тонкой стальной проволокой с алмазным напылением.

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментального исследования особенностей сверхпроводящего состояния MgB2 с разной степенью допирования А1 и дефектности кристаллической решётки:

1. определение величин сверхпроводящих щелей Д„ и Д„ методами туннельной и андреевской спектроскопии,

2. определение величин Да и Д„ методами внутренней туннельной и внутренней андреевской спектроскопии (на стопочных SIS- и SnS-контактах),

3. исследование влияния температуры на Д„ и Д* для контактов с различной Тс,

4. исследование влияния структурного беспорядка и допирования на критическую температуру Тс и на величины сверхпроводящих щелей Д„ и Д*,

5. определение зависимости характеристических отношений 2Д0„/квТс от Тс.

Глава содержит ВАХ и dI(V)/dV спектры, их анализ, т.е. зависимости Дод(Т), ¿cr,i(Tc), Дст/Дг(Тс), 2ACTiI/k3Tc(Tc), а также выводы о сходстве и отличии MgB2 от купратных ВТСП и железосодержащих сверхпроводников.

На вольтамперных характеристиках (ВАХ) микроконтактов типа SnS при

4,2 К < Т < Тс обнаружены две чётко выраженные субгармонические щелевые

структуры от большой и малой сверхпроводящих щелей, являющиеся следствием многократных андреевских отражений от БЫ-интерфейсов. Большое число п резких андреевских рефлексов (3 < п < 6), наблюдавшееся на с11Л1У-характеристиках при смещениях У„= 2Д„д/еп, позволило определить с достаточной точностью величины сверхпроводящих щелей Д,,^. В работе установлено, что на поверхности поликристаллических образцов М£В2, которая имела контакт с атмосферой, щель сильно редуцирована из-за отравляющего действия кислорода.

С увеличением температуры положения рефлексов (минимумов) смещаются в область малых напряжений, при этом щели закрываются при одной температуре. Субгармонические структуры от обеих щелей наблюдаются вплоть до локальной Тс контакта, пока производная не становится горизонтальной, что позволяет построить по этим данным температурные зависимости Ао(Т) и Д/Г) (см. рис. 1). Хорошо видно, что из-за наличия межзонного взаимодействия ход обеих щелей отклоняется от однощелсвых БКШ-зависимостей, которые показаны на рис. 1 линиями. Функция Л*(Т) начинает закрываться при собственной Тс* ~ 1/3 Тс, но не обращается в ноль, а тянется вплоть до общей Тс контакта. На месте закрытия малой щели зависимость большой щели Да(Г) прогибается (проходит ниже БКШ-зависимости). Это справедливо для контактов с различной степенью допирования А1 и, соответственно, с различными локальными Тс.

По данным андреевской, а также туннельной спектроскопии, у исследованных образцов 1^В2 с наивысшими критическими Т,. при гелиевой температуре большая щель Д„= 11 ± 1 мэВ (см. рис.2). Величина отношения 2Д/кТс=6±1 у МяВ2 заметно превосходит аналогичный параметр в БКШ-модели (3,52) и, в то же время, близка к значению, характерному для высокотемпературных купратных сверхпроводников (2Д/кТс = 7-5-12).

В туннельном режиме для М§В2-контактов на микротрещине нами получены стопочные ВАХ, типичные для внутреннего эффекта Джозефсона, наблюдавшегося ранее только в купратных сверхпроводниках при токе в с-

направлении. Обнаружение внутреннего эффекта Джозефсона у М§В2, а также внутреннего эффекта многократных андреевских отражений однозначно указывает на 20-характер проводимости в этом материале. Кристалл в с-

направлении представляет собой, таким образом, естественную сверхрешётку типа Б-с-З-с-..., состоящую из сформированных атомами бора сверхпроводящих плоскостей, которые чередуются магниевыми разделителями.

В соединении М^1_хА1хВ2 обнаружен скейлинг большой щели Д, и Тс в интервале значений 12К<ТС<41К (см. рис. 2,3). Характеристическое отношение БКШ 2Аа/кв'Гс = 6^1 (сплошная горизонтальная линия на рис.3). Поведение отношения БКШ для гс-щели указывает на то, что параметры её собственной сверхпроводимости соответствуют БКШ пределу. Также оценено собственное значение для ст-щели (пунктирная линия на рис. 3) 2Аа/квТса = 5,3 ± 1 (где Тс°- критическая температура, которой бы обладал ст-конденсат без учёта о-к-взаимодействия), что указывает на квазидвумерный характер сверхпроводимости и предполагает сильное электрон-фононное взаимодействие а с-зонах.

МдВ2, Кг/МВА

2Д./*Тса 6.4* А(Т) ; *< *

*

Л ! < лдД [ * Л ♦ < •

♦

1 л" г. Тгт«

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45

т, К

Рис. 1. Зависимости больших и малых щелей от температуры для образцов с различной Тс.

Рис. 2. Зависимости большой и малой щелей А„ и Ах от критической температуры Тс.

В четвёртой главе диссертации обсуждаются результаты экспериментального исследования леггеттовских коллективных возбуждений в двухщелевом соединении М§В2, обладающем оптимальными параметрами, и в сверхпроводящей системе М§1„хА1хВ2 при разной степени допирования х. В представляемой работе впервые получены данные, которые позволяют определить характерные энергии ©^ леггеттовских плазмонов методами туннельной и андреевской спектроскопии. Показано, что упомянутое в работах [5, 7] условие ограниченности бездиссипативного состояния для куперовских пар, вовлечённых в леггеттовские колебания, по энергии, выполняется (а>о< 2ДЯ).

Исходя из полученного в [5, 7] выражения, связывающего энергетические параметры двухщсяевого сверхпроводника, следует ожидать линейной зависимости й>02(АаАс)' На рис. 4 приведена соответствующая функция, построенная из экспериментальных данных представляемой работы. Видно прекрасное совпадение полученной зависимости с теоретическими предсказаниями, причём для 1^В2 <в 0~» Д^Д^.

Глава содержит также результаты расчёта констант электрон-фононного взаимодействия , проведённого с использованием полученных значений о>]., Д„, А*, а также уравнений Москаленко и Сула и соотношения гаь2 ~ Да-Ая.

т ' 'т.....т ' Кг, МВ.МВА 1-Г т . 1-|( ; тип 4-ТТ ТА^йЙ ► -

-ь- т БКШ-предел

:

тс,к

Рис. 3. Зависимости характеристических отношений 2А)/кцТс от Тс, соответствующей степени допирования А1 для <?- и л-щелей

МЭВ*

Рис. 4. Зависимость квадрата энергии леггеттовских плазмонов от произведения большой и малой щелей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методами туннельной и андреевской, внутренней туннельной и внутренней андреевской спектроскопии в MgB2 определены значения энергий сверхпроводящих щелей Дд = 11 ± 1 мэВ, Д, = 2±0,5 мэВ при максимальных Тс = (40-f 41) К. На характеристиках качественных SnS-контактов обнаружен дублетный характер минимумов субгармонических щелевых структур, что говорит о справедливости четырёхзонного подхода, предложенного в теоретической работе Чоя и др. [3].

2. В работе исследованы особенности ВАХ джозефсоновских контактов на базе двухщелевого сверхпроводника MgB2. Определённая в работе величина характерного напряжения Vc = (4 + 6) мВ находится в согласии с теоретическими предсказаниями [13].

3. На сверхпроводящих стопочных контактах Mgi_xAlxB2 на микротрещине (техника "break-junction") обнаружено присутствие внутреннего эффекта многократных андреевских отражений и внутреннего эффекта Джозефсона, которые однозначно указывают на квазидвумерный характер сверхпроводимости в Mgi_xA!xB2.

4. Определены температурные зависимости сверхпроводящих щелей Да и Д* у поликристаллических образцов Mgi.xAlxB2, Обнаружено, что обе щели закрываются при одной критической температуре Тс. Температурный ход о-щели близок к БКШ-типу, а ход малой щели не описывается БК111-зависимостью и указывает на сильное влияние 2D <т-зон на сверхпроводящие свойства 3D тс-зон за счёт внутреннего эффекта близости (эффект близости в к-пространстве).

5. С помощью андреевской и туннельной спектроскопии в соединении Mg1.xAIxB2 обнаружен скейлинг большой щели Ла и критической температуры Тс в интервале значений 12 К < Тс < 41 К. Характеристическое

отношение БКШ 2Да/квТс=6± 1. Оценено собственное значение 2Да/квТ|:<,= 5,3 ± 1 для ст-щели (где Тс®- критическая температура, которой бы обладал ст-конденсат без учёта а-я-взаимодействия), что указывает на квазидвумерный характер сверхпроводимости и предполагает сильное электрон-фононное взаимодействие в ст-зонах. Последнее, а также присутствие внутреннего эффекта Джозефсона приближают К^В2 к высокотемпературным купратным сверхпроводникам.

6. В интервале критических температур 15К<ТС<41К малая щель А* в пределах экспериментальных погрешностей не меняется. С дальнейшим понижением Тс малая щель А* начинает монотонно убывать.

7. Функция отношения Да /А^ (Тс) меняется в заметных пределах, что, возможно, является следствием зависимости интенсивности межзонного рассеяния от уровня дефектности диборида магния.

8. В работе впервые получены экспериментальные данные, прямо указывающие на существование низкочастотных леггетговских плазменных мод в М§В2. На ВАХ джозефсоновских К^Вг-контактов обнаружена хорошо воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть вызвана возбуждением неравновесных леггетговских плазменных колебаний переменным джозефсоновским током. На ВАХ андреевских контактов Бпв-типа обнаружена воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть следствием эмиссии леггетговских плазмонов в процессе многократных андреевских отражений. При Тс = (30 + 40) К энергия плазмонов

(4 + 5) мэВ и по порядку величин согласуется с теоретическими представлениями [8,11] во всём интервале Тс.

9. Для К^Вг с максимальными Тс при помощи выражения для энергии леггетговских плазмонов, выведенного в [11], были оценены перенормированные внутризонные и межзонные константы электрон-фононного взаимодействия: 0,34; Л^и 0,20; Х™« 0,0076; А^« 0,073.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmitchev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, N.Z. Timergaleev, A.V. Yarigin, M.A. Hein, G. Mueller, H. Piel, B.M. Buiychev, K.P. Burdina, V.K. Gentchel, L.G. Sevastyanova, S.I. Krasnosvobodtsev, A.V. Varlashkin. Leggelt's plasma resonances and two-gap structures in the CVCs of MgB2 break junctions - a direct evidence for a two-gap superconductivity in MgB2 // Bulletin of the V. Tarasov Center of Chemotronics of Glass N2, Russia, Moscow, Mendeleev University of Chemistry and Technology, pp. 139-146 (2002).

2. Севастьянова Л.Г., Казин П.Е., Кравченко O.B., Кузьмичев С.А., Пономарев Я.Г., Бурдина К.П., Булычев Б.М. О существовании твердых растворов на основе диборида магния // Известия Академии Наук, сер, хим., №8, стр. 1587-1592 (2003).

3. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, N.Z. Timergaleev, A.V. Yarigin, E.G. Maksimov, S.I. Krasnosvobodtsev, A.V. Varlashkin, M.A. Hein, G. Mueller, H. Piel, L.G. Sevastyanova, O.V. Kravchenko, K.P. Burdina and B.M. Buiychev. Evidence for a two-band behavior of MgB2 from point-contact and tunneling spectroscopy II Solid State Commun. 129, pp. 85-89 (2004).

4. Я.Г. Пономарев, C.A. Кузьмичев, H.M. Кадомцева, М.Г. Михеев, M.B. Судакова, С.Н. Чесноков, Е.Г. Максимов, С.И. Красносвободцев, Л.Г. Севастьянова, К.П. Бурдина, Б.М. Булычев. Исследование сверхпроводящей системы Mgi.xAlxBг методами туннельной и микроконтактной (андреевской) спектроскопии // Письма в ЖЭТФ, том 79, вып. 10, стр. 597-601 (2004).

5. Ponomarev Ya., Kuzmichev S,, Mikheev M., Sudakova M., Tchesnokov S., Buiychev В., Maksimov E., Krasnosvobodtsev S. Observation of Leggelt's Mode in Mgi.xAl.xB2 // Recent Advances in Superconductivity, edited by L. Civale, N. Cantoni, M. Feldman, O. Obradors (Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 946E, Warrendale, PA), 0946-HH05-09 (2006).

6. С.А. Кузьмичев, М.Г. Михеев, Я.Г. Пономарев. Сверхпроводящие щели и леггеттовская мода в системе Mgi.xAlxB2 II Труды 34го Совещания по физике низких температур (НТ-34), Россия, Ростов-на-Дону, 26-30 сентября 2006, том 2, стр. 148.

7. Я.Г. Пономарев, С.А. Кузьмичев, М.Г. Михеев. Леггеттовская мода в системе MghxAlxB2 II Proceedings of the 10-th International Meeting on "Order, Disorder and Properties of Oxides" (ODPO-IO), Россия, г.Ростов-на-Дону, 12-17 сентября 2007, том 2, стр. 104-105.

8. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, Hoang Hoai Van, B.M. Bulychev, E.G. Maksimov, S.I. Krasnosvobodtsev. Leggett's Mode in Mgi_xAlxB2 II Pis'ma v ZhETF 85, iss. I, pp. 52-56 (2007).

9. Кузьмичев C.A., Забежайлов A.O., Тимергалеев Н.З. Сверхпроводящая щель MgB2 по данным андреевской спектроскопии И Тезисы IX Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам (Ломоносов'2002), секция "Фундаментальное материаловедение", Россия, Москва, 9-12 апреля 2002, стр. 433.

10. S. Kuzmichev, Experimental evidence of two-band behavior of MgB2 II The International Workshop "Ab-intro understanding of superconducting and normal state properties of MgB2", Rome, Italy, 2-4 July 2003, Book of Abstracts, p. 29.

11. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, D.V. Petrov, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, E.G. Maksimov, S.I. Krasnosvobodtsev,

A.V. Varlashkin, L.G. Sevastyanova, O.V. Kravchenko, K.P. Burdina,

B.M. Bulychev. Observation of Leggett's plasma resonanses in Mgj.xAl^B2 И 7-th International Workshop "High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering" (MSU-HTSC VII), Russia, Moscow, 20-25 June 2004,0 15.

12. S.A. Kuzmichev, N.M. Kadomtseva, Ya.G. Ponomarev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, E.G. Maksimov, S.I. Krasnosvobodtsev, A.V. Varlashkin, L.G. Sevastyanova, O.V. Kravchenko, K.P. Burdina,

B.M Bulychev. Mulligap superconductivity in Mgi.xAlxB2 II 7-th International Workshop '"High-Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering" (MSU-HTSC VII), Russia, Moscow, 20-25 June 2004, P 28.

13. C.A. Кузьмичев, Я.Г. Пономарев, М.Г. Михеев, М.В. Судакова,

C.Н. Чесноков, Е.Г. Максимов, С.И. Красносвободцев, А.В. Варлашкин, Л.Г. Севастьянова, О.В. Кравченко, К.П. Бурдина, Б.М. Булычев. Многощелевая сверхпроводимость и леггетовские плазменные резонансы в Mgi.xAlxR2 // Сборник расширенных тезисов Первой международной конференции "Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости", Россия, Звенигород, 18-22 октября 2004, стр. 234.

14. Ya.G. Ponamarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, B.M. Bulychev, E.G. Maksimov, S.I. Krasnosvobodtsev. Leggett's Mode in Mgi.xAlxB2 System I I The International Conference "Magnetic and Superconducting Materials" (MSM07), Mamun Academy of Sciences, Khiva, Uzbekistan, 25-30 September 2007, Book of Abstracts, p. 39.

15. C.A. Кузьмичёв, Т.Е. Шаныгина. Определение констант электрон-фононного взаимодействия из температурных зависимостей сверхпроводящих щелей в соединении MgB2 // Тезисы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам "Ломоносов-2010", секция "Физика", Россия, Москва, апрель 2010, стр. 99-100.

16. S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, Ya.G. Ponomarev, Т.Е. Shanygina, S.N. Tchesnokov. Tunnel andAndreev Spectroscopy o/MgB2: Two Superconducting Gaps and Leggett Mode II Taiwan-Russia Joint Symposium "Magnetism, Superconductivity, and the Electronic Structure in Low-Dimensional Systems", Taiwan, 8-11 October, 2010, Book of Abstracts, Oral Sessions VIII-l, p. 26.

Цитируемая литература

[1] A.Y. Liu, I.I. Mazin, J. Kortus, Phys. Rev. Lett. 87, 087005 (2001).

[2] I J. Mazin, O.K. Andersen, O. Jepsen et al., Phys. Rev. Lett 89, 107002 (2002).

[3] H.J. Choi, D. Roundy, H. Sun et al., Nature 418,758 (2002); Phys. Rev. В 66, 020513 (2002).

[4] W. Pickett, Nature 418,733 (2002).

[5] A.J. Leggett, J. Prog. Theor. Phys. 36,901-930 (1966).

[6] D.F. Agterberg, E. Dernier and B. Janko, Phys. Rev. В 66, 214507 (2002).

[7] S.G. Sharapov, V.P. Gusynin, and H. Beck, Eur. Phys. J. В 30,45-51 (2002).

[8] M. Iskin, C.A.R. Sá de Meló, Phys. Rev. В 72,024512 (2005); Phys. Rev. В 74, 144517(2006).

[9] A. Anishchanka, A.F. Volkov, K.B. Efetov, Phys. Rev. В 76,104504 (2007).

[10] M. Ichioka, Prog. Theor. Phys. 90,513 (1993).

[11] A.E. Каракозов, Е.Г. Максимов, Я.Г. Пономарев, Письма в ЖЭТФ, 91,26-31 (2010).

[12] С. Buzea and T. Yamashita, Supercond. Sei. Technol. 14, RI 15 (2001); I.K. Yanson, Yu.G. Naidyuk, Fiz. Nizhk. Temp. 30,355 (2004), [Low Temp. Phys. 30,261 (2004)]; X.X. Xi, Rep. Prog. Phys. 71,116501 (2008).

[13] A. Brinkman, A.A. Golubov, H. Rogalla et al., Phys. Rev. В 65, 180517(R) (2002).

[14] H. Nakamura, M. Machida, T. Koyama and N. Hamada, J. Phys. Soc. Jpn. 78, 123712 (2009).

[15] J. Kortus, I.I. Mazin, K.D. Belashchenko et al., Phys. Rev. Lett. 86,4656 (2001).

[16] J.E. Hirsch, Phys. Lett. A 282, 392-398 (2001).

[17] J.B. Neaton, A. Perali, arXiv: cond-mat/0104098 (2001).

[18] H. Kotegawa, K. Ishida, Y. Kitaoka et al., Phys. Rev. В 66,064516 (2002).

Подписано в печать:

25.10.2010

Заказ № 4371 Тираж - 80 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА МНОГОЗОННОГО

СОЕДИНЕНИЯ ]У^В2.

§1.1. Кристаллическая структура, электронный энергетический и фононный спектры М^Вг.

§ 1.2. Теоретические модели многощелевой сверхпроводимости и их экспериментальное обоснование.

§1.3. Экспериментальные исследования двухщелевой сверхпроводимости в соединениях М£1хА1хВ2,

§(В].хСх)2, в

§В2, допиро-ванном магнитным Мп, и в М^Вг со структурным беспорядком.

§ 1.4. Коллективные плазменные колебания в двухщелевых сверхпроводниках.

Глава 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ВАХ КОНТАКТОВ НА

МИКРОТРЕЩИНЕ В СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦАХ.

§ 2.1. Быстродействующая цифровая установка для записи 1(У)- и с!1(У)/ёУ-характеристик.

§ 2.2. Методика приготовления контактов на микротрещине в сверхпроводниковых образцах. Техника регистрации вольтамперных характеристик туннельных контактов.

§ 2.3. Экспериментальные методы: туннельная и внутренняя туннельная спектроскопия, андреевская и внутренняя андреевская спектроскопия, джозефсоновская спектроскопия.

§ 2.4. Основные характеристики использованных в работе образцов.

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ Mg,.xAlxB2 С ПОМОЩЬЮ ТУННЕЛЬНОЙ И ВНУТРЕННЕЙ ТУННЕЛЬНОЙ, АНДРЕЕВСКОЙ И ВНУТРЕННЕЙ

АНДРЕЕВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.

§3.1. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах MgB2 с помощью туннельной спектроскопии.

§ 3.2. Внутренний эффект Джозефсона в MgB2.

§ 3.3. Определение сверхпроводящих щелей в поликристаллических образцах MgB2 и Mgj.xAlxB2 с помощью андреевской и внутренней андреевской спектроскопии.

§ 3.4. Двухмодовый режим контактов в Mgi„xAlxB2.

§ 3.5. Зависимости больших и малых щелей от температуры.

§ 3.6. Исследование влияния структурного беспорядка и допирования на сверхпроводящие щели в системе MgixAlxB2. Зависимости характеристических отношений 2Аа>л/квТс от Тс.

§ 3.7. О сходстве свойств ВТСП-купратов, MgB2, LaOFeAs и FeSe.

Глава 4. ЛЕГГЕТТОВСКИЕ ПЛАЗМЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В

ДВУХЩЕЛЕВОМ СВЕРХПРОВОДНИКЕ Mgi.xAlxB2.

§ 4.1. Обнаружение мод леггеттовских плазменных колебаний в туннельном и андреевском режиме в MgixAlxB2.

§ 4.2. Сопоставление энергетических параметров большой щели, малой щели и леггеттовского плазмона с теоретическими представлениями.

§ 4.3. Определение внутризонных и межзонных констант электронфононного взаимодействия X из теории и эксперимента.

М£В2, соединение с ярко выраженными металлическими свойствами, сверхпроводимость в котором была обнаружена лишь в 2001 году [1], до сих пор является сверхпроводником с наивысшей для бинарных соединений критической температурой Тс»40 К. Такая критическая температура не характерна для классических сверхпроводников, и в тоже время она значительно ниже Тс высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). В отличие от сложных ВТСП-оксидов диборид магния имеет исключительно простые состав и кристаллическую решётку. Было отмечено сходство квазидвумерных (2Б) структурных и электронных свойств 1У^В2 и графита, так как оба соединения обладают выраженной слоистостью, изоэлектронны (ионная формула борида М£ (В2) ) и имеют подобные типы химической связи, включающей сильные внутрислоевые а-связи и слабые межслоевые 7Г-связи. Природа указанных аналогий становится понятной при анализе зонной структуры и фононного спектра диборида магния [2-4]. Механизм спаривания в М§В2 имеет фононный характер, на что указывает обнаружение в этом материале изотопического эффекта по бору [5, 6]. Присутствие сингулярности ван Хова в 2Т) а-зонах может существенно повлиять на величину критической температуры Тс, если с помощью допирования сместить уровень Ферми на пик плотности квазичастичных состояний [7]. К сожалению, почти за 10 лет с момента открытия этого соединения увеличить Тс не удалось. При допировании в кристаллическую решётку входят только атомы, присутствие которых понижает Тс: А1, который замещает и атомы углерода, подменяющие собой бор. И тот, и другой заместитель вносят дополнительные электроны, заполняющие валентную зону. Обратное действие могли бы оказать примеси таких элементов как 1л и Ве, но они не входят в кристаллическую структуру М^;В2. Такая ситуация обусловлена ограничением на размер атомов-допантов, замещающих или В, ведь атомарные радиусы последних малы.

Возможно, наиболее удивительным результатом теоретического анализа сверхпроводящих свойств диборида магния было предсказание двухщелевой сверхпроводимости в этом материале [2-4]. Авторами было показано, что без учёта ст-л:-взаимодействия в дибориде магния должны сосуществовать два сверхпроводящих конденсата с существенно различными критическими температурами: 1)ТССТ=45К для 2В-сверхпроводимости в а-зонах (поверхность Ферми состоит из двух слабо гофрированных цилиндров с осями в с-направлении), 2)Тс7Г= 15 К для ЗВ-сверхпроводимости в тс-зонах (поверхность Ферми состоит из двух трёхмерных трубчатых конструкций). В реальности, благодаря слабому ст-тс-взаимодействию, диборид магния имеет единую критическую температуру Тс ~ 40 К при двух сверхпроводящих щелях Дл(0) « 2 мэВ и Аа(0) и 7 мэВ по данным из< [2-4]. По данным настоящей работы амплитуда а-щели достигает значений Дст(0) ~ 11 мэВ; Таким образом, для величина характеристического отношения введённая в теории Бардина, Купера и Шриффера (БКШ) и определяющая силу связи в сверхпроводнике [8]) 2Дст/квТс« 6,4. Так как собственная Тс для ст-зон ожидается примерно на 11% выше общей Тс, то собственное характеристическое отношение для а-конденсата можно оценить как 2Аст/квТсст» 5,7. Это значение заметно превосходит предельное отношение БКШ-модели, равное 3,52, и указывает на то, что ст-зонам присуще сильное электрон-фононное взаимодействие, которое наблюдалось ранее на джозефсоновских контактах в ВТСП-купратах Пономарёвым и др. [9]. Результаты экспериментальных исследований сверхпроводящих свойств ]\^В2 приведены в многочисленных обзорах, таких как,[10-13].

История открытий двухщелевой сверхпроводимости начинается с ВТСП-керамики У(УЬ)ВаСиО, являющейся первым соединением, в котором существование двухщелевой сверхпроводимости было подтверждено экспериментально в совместных работах научных групп Пономарёва и Пиля [14] и обосновано теоретически Кресиным и Вольфом [15,16]. Для максимальных Тс, доходящих до 90 К, были определены значения большей щели (около 30 мэВ) и меньшей щели (варьирующейся в интервале (0,5 -г-11) мэВ). В дибориде магния феномен сверхпроводящего состояния с двумя щелями впервые был подтвержден экспериментально в публикации Чена и др. [17]. Тем не менее, в хорошо известном классическом сверхпроводнике №>8е2 также предполагается присутствие двухщелевой сверхпроводимости с отношением щелей Дь/Аэ « 3 [18]. В 2006 году появляется сообщение об обнаружении сверхпроводящих свойств у соединения на основе железа ЬаОБеР [19]. Оказалось, что в нём также реализуется двухщелевая сверхпроводимость, и хотя Тс соединения составляет лишь 4,5 К, этот сверхпроводник удивил исследователей-присутствием в своей структуре магнитных атомов (Ре), которые, как считалось, несовместимы со сверхпроводимостью. Через два года этой же научной группой была опубликована статья [20], в которой говорилось о том, что допированный фтором'оксиарсенид железа на основе лантана переходит в сверхпроводящее состояние при Тс = 26 К. Это вызвало колоссальный всплеск интереса к подобным соединениям, и примерно^за полгода было открыто ещё два класса сверхпроводников на основе РеАБ и соединение Ре28е2. Все четыре класса железосодержащих сверхпроводников оказались как минимум двухщелевыми.

В теоретической работе Леггетта было показано, что в двухщелевых сверхпроводниках реализуется уникальная возможность возникновения низкочастотных плазменных мод, связанных с флуктуациями относительной фазы параметров порядка двух сверхпроводящих конденсатов (леггеттовские плазменные моды) [21]. В теоретических работах [22-26] были исследованы свойства таких мод в дибориде магния. Попытки теоретического определения температурных зависимостей леггеттовской моды конечной частоты были сделаны в статьях [27,28]. Впервые проявление леггеттовской коллективной моды было обнаружено экспериментально в настоящей работе (первая публикация в рецензируемом издании сделана в [29] ).

Теоретическая квазичастичная плотность состояний у MgB2 имеет две четко выраженные щелевые особенности [4], что должно приводить к появлению на вольтамперных характеристиках (ВАХ) андреевских микроконтактов типа SnS двух независимых и являющихся следствием многократных андреевских отражений субгармонических щелевых структур при смещениях Vni = 2Аст/еп и Vn2 = 2A7t/en. Соответственно на ВАХ туннельных контактов типа SIS должны существовать две щелевые структуры при смещениях Vgi = 2Aa/e и Vg2=2Aя/е. Система уравнений, полученная для двухщелевого сверхпроводника независимо Москаленко и Сулом [30; 31], указывает на то, что зависимости амплитуд сверхпроводящих щелей Дст и Ап от температуры должны особым образом отклонятся от подобных зависимостей А(Т) БКШ-типа, если между а- и 7с-зонами существует конечное взаимодействие. Подобные расчёты для случая MgB2 были проведены Николем и Карботте в работе [32]. Все перечисленные в этом абзаце предположения подтверждены в настоящей экспериментальной' работе, в. которой проведено сравнительное экспериментальное исследование сверхпроводящих свойств поликристаллических образцов MgB2 и MgixAlxB2, приготовленных пятью различными методами на химическом факультете МГУ им. Ломоносова и* в Физическом институте им. Лебедева РАН.

Основными задачами настоящей экспериментальной работы являлись: проверка теоретической модели двухщелевой сверхпроводимости диборида магния с помощью андреевской« и туннельной спектроскопии, внутренней андреевской и внутренней туннельной спектроскопии (т.е. при помощи типичных для слоистых соединений внутреннего эффекта многократных андреевских отражений и внутреннего эффекта Джозефсона [33]). Определение температурных зависимостей сверхпроводящих щелей Дст и А„, а также зависимостей ДСТ)71(ТС) у системы MgixAlxB2 (0,15 <х<0,45). Проверка существования в сверхпроводящем MgB2 коллективных плазменных колебаний, предсказанных Леггеттом, методами джозефсоновской спектроскопии (позволяющей возбуждать моды колебаний переменным Джозефсоновским током). Определение энергий таких плазмонов.

Конкретные задачи диссертационной работы включали:

1. экспериментальную проверку теоретической модели двухщелевой сверхпроводимости диборида магния MgB2;

2. установление температурных зависимостей сверхпроводящих щелей Дет и Ап у поликристаллических образцов MgB2 и системы Mg].xAlxB2;

3. определение характерного напряжения Vc = IcRn у джозефсоновских контактов SIS-типа на.базе сверхпроводника MgB2;

4. проверка наличия внутреннего эффекта Джозефсона на ВАХ туннельных контактов, образующих стопку в с-направлении [33];

5. определение связи между критической температурой Тс и величиной большой сверхпроводящей1 щели- Дст у диборида магния: с разной степенью дефектности;

6. определение отношения Аа/Ап у диборида магния с разной степенью дефектности;

7. поиск тонкой структуры на ВАХ джозефсоновских и андреевских MgB2-KOHTaKTOB, вызванной возбуждением низкочастотных плазменных мод, предсказанных Леггеттом в 1966 году [21] и являющихся следствием флуктуаций относительной фазы параметров порядка двух сверхпроводящих конденсатов (а- и тс-зоны) в MgB2. Определение энергий таких плазмонов для контактов с различными Тс на базе MgB2 и Mg1.xAlxB2 из экспериментальных данных;

8. оценка величин перенормированных внутризонных и межзонных констант электрон-фононного взаимодействия А.^ .

В результате проведённых исследований: в работе с помощью андреевской и туннельной спектроскопии MgB2 определены температурные зависимости сверхпроводящих щелей Дст и Ап. Обнаружено, что обе щели закрываются при одной критической температуре Тс; установлено, что в дибориде магния температурная зависимость большой щели Аа(Т) близка к стандартной БКШ-зависимости. Температурная зависимость малой щели ЛЛ(Т) не описывается БКШ-моделью, что, по-видимому, является следствием сильного влияния 2D а-зон на сверхпроводящие свойства 3D тс-зон за счёт внутреннего эффекта близости (эффекта близости в к-пространстве); в работе исследованы особенности ВАХ джозефсоновских контактов на базе двухщелевого сверхпроводника MgB2. Определённая в работе величина характерного напряжения Vc = (4 + 6) мВ находится в согласии с теоретическими предсказаниями работы [34]; в туннельном режиме для М^В2-контактов. на микротрещине получены стопочные ВАХ, типичные для внутреннего эффекта Джозефсона, наблюдавшегося ранее только в купратных сверхпроводниках при токе в с-направлении [33]. Обнаружение внутреннего эффекта Джозефсона у MgB2 однозначно указывает на квазидвумерный характер сверхпроводимости в этом материале; у исследованных образцов MgB2 обнаружен скейлинг большой щели Дст и критической температуры Тс. Характеристическое отношение 2ACT/kBTc«6± 1 близко по величине к аналогичному отношению у сверхпроводящих купратов. Оценено собственное характеристическое отношение в двумерных сг-зонах 2Аст/квТсст= 5,3 ± 1 (где Тсст-критическая температура, которой бы обладал сг-конденсат, если бы не взаимодействовал с 7г-конденсатом). Величина 5,3 не может быть объяснена стандартной теорией БКШ;

6. отношение Аст/Ая меняется в заметных пределах, что, возможно, является следствием зависимости интенсивности межзонного рассеяния от уровня дефектности диборида магния;

7. в работе впервые получены экспериментальные данные, прямо указывающие на существование низкочастотных леггеттовских плазменных мод в М§В2. На ВАХ джозефсоновских М^В2-контактов при Т = 4,2 К обнаружена хорошо воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть вызвана возбуждением неравновесных леггеттовских плазмонов переменным джозеф-соновским током. На ВАХ андреевских М^В2-контактов 8п8-типа обнаружена воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть следствием эмиссии леггеттовских плазмонов с Еь= (44-5) мэВ в процессе многократных андреевских отражений в микроконтакте. При Тс= (30-ь 40) К энергия плазмонов Еь= (4-г 5) мэВ и по порядку величин согласуется с теоретическими представлениями [24, 28] во всём интервале Тс, что подтверждает важность межзонного взаимодействия в этом материале;

8. были оценены перенормированные внутризонные и межзонные константы электрон-фононного взаимодействия: А,) ¡«0,34; ^-22 ~ 0,20; Я-12 ~ 0,0076; Х,2]« 0,073 для сверхпроводящего М^В2 с максимальными Тс;

9. у качественных микроконтактов впБ-типа на базе М^В2 и М£].хА1хВ2 впервые обнаружен дублетный характер субгармонической щелевой структуры, что может быть следствием существования двух пар близко расположенных щелей, то есть реализации четырёхзонного приближения, описанного в теоретической работе Чоя и др. [4].

Практическая ценность полученных в диссертационной работе 1 результатов заключается в том, что они дают существенный вклад в решение вопросов оптимизации сверхпроводящих свойств М^;В2.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка литературы. Первая глава содержит краткий литературный обзор по теме исследования, вторая глава- описание экспериментальной установки и метода приготовления контактов на микротрещине ("break-junction") в сверхпроводниковых образцах. Каждая из следующих двух глав содержит оригинальные результаты, полученные автором.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методами, туннельной и андреевской, внутренней туннельной и внутренней андреевской спектроскопий в MgB2 определены значения энергий сверхпроводящих щелей Да=11±1мэВ, Дл = 2±0,5мэВ при максимальных Тс = (40 ч-41) К. На характеристиках качественных SnS-контактов обнаружен дублетный характер минимумов субгармонических щелевых структур, что говорит о справедливости четырёхзонного подхода, предложенного-в теоретической работе Чоя и др. [4].

2. В .работе исследованы особенности ВАХ джозефсоновских контактов на базе двухщелевого сверхпроводника MgB2. Определённая в? работе величина характерного напряжения Vc= (4 ч-6) мВ'находится в согласии с теоретическими предсказаниями [34].

3: На«сверхпроводящих стопочных контактах Mgi.xAlxB2 на микротрещине (техника "break-junction") обнаружено присутствие внутреннего эффекта многократных андреевских отражений» и внутреннего эффекта Джозефсона, которые однозначно указывают на квазидвумерный характер сверхпроводимости в MgixAlxB2.

4. Определены температурные зависимости сверхпроводящих щелей Аа и Ап у поликристаллических образцов MgixAlxB2. Обнаружено,- что обе щели закрываются при одной критической температуре- Тс. Температурный ход ст-щели близок к БКШ-типу, а ход малой щели не описывается БКШ-зависимостью и указывает на сильное влияние 2D ст-зон на сверхпроводящие свойства 3D я-зон за счёт внутреннего, эффекта близости!(эффект близости в,к-пространстве).

5. С помощью андреевской и туннельной спектроскопии-, в соединении MgixAlxB2 обнаружен скейлинг большой щели, Дст и критической температуры Тс в интервале значений 12К<ТС<41 К. Характеристическое отношение БКШ 2ДСТ /квТс = 6 ± 1. Оценено собственное значение 2Да/квТс°= 5,3 ± 1 для ст-щели (где Тсст - критическая температура, которой бы обладал ст-конденсат без учёта ст-7с-взаимодействия), что указывает на квазидвумерный характер сверхпроводимости и предполагает сильное электрон-фононное взаимодействие в а-зонах. Последнее, а также присутствие внутреннего эффекта Джозефсона приближают к высокотемпературным купратным сверхпроводникам.

6. В интервале критических температур 15К<ТС<41К малая щель Ап в пределах экспериментальных погрешностей не меняется. С дальнейшим понижением Тс малая щель Дл начинает монотонно убывать.

7. Функция отношения Дст /Дл (Тс) меняется в заметных пределах, что, возможно, является следствием зависимости интенсивности межзонного рассеяния от уровня дефектности диборида магния.

8. В работе впервые получены экспериментальные данные, прямо указывающие на существование низкочастотных леггеттовских плазменных мод в ]У^В2. На ВАХ джозефсоновских М^В2-контактов обнаружена хорошо воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть вызвана возбуждением неравновесных леггеттовских плазменных колебаний переменным джозефсоновским током. На ВАХ андреевских контактов 8п8-типа обнаружена воспроизводящаяся тонкая структура, которая может быть следствием эмиссии леггеттовских плазмонов в процессе многократных андреевских отражений. При Тс= (30-^40) К энергия плазмонов « (4 ч- 5) мэВ и по порядку величин согласуется с теоретическими представлениями [24, 28] во всём интервале Тс.

9. Для М^;В2 с максимальными Тс при помощи выражения для энергии леггеттовских плазмонов, выведенного в [28], были оценены перенормированные внутризонные и межзонные константы электрон-фононного взаимодействия: А,стст« 0,34; А^« 0,20; 0,0076; А,лст« 0,073.

В заключение пользуюсь возможностью поблагодарить своего научного руководителя профессора, доктора физико-математических наук Пономарева Я. Г. за предоставление актуальной и крайне интересной темы, за постоянное внимание и бесчисленные консультации, за многочисленные привитые мне профессиональные навыки и за то колоссальное количество времени, которое Ярослав Георгиевич не жалел тратить на научные дискуссии и на моё обучение. Пользуюсь случаем выразить благодарность заведующему кафедрой физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ имени Ломоносова профессору, доктору физико-математических наук Васильеву А. Н. за предоставление возможности закончить работу над диссертацией и систематическую поддержку.

Сердечно благодарю тех, кто помогал мне во время работы над этой темой: кандидата физико-математических наук Сергея Н. Чеснокова и аспирантку Татьяну Е. Шаныгину, а также моих родителей Татьяну Михайловну Гальвидис и Александра Константиновича Кузьмичёва за серьёзную моральную и финансовую поддержку и за большое терпение во всё это время.

Светослав А. Кузьмичёв сентябрь 2010 г.

1.J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani, and J. Akimitsu. Superconductivity at 39 K in MgB2 1. Symposium on Transition Metal Oxides, Sendai, Japan (2001); Nature 410, 63 (2001).

2. A.Y. Liu, I.I. Mazin, J. Kortus. Beyond Eliashberg Superconductivity in MgB2: Anharmonicity, Two-Phonon Scattering, and Midtiple Gaps II Phys. Rev. Lett. 87, 087005 (2001).

3. I.I. Mazin, O.K. Andersen, O. Jepsen, O.V. Dolgov, J. Kortus, A.A. Golubov, A.B. Kuz'menko, and D. van der Marel. Superconductivity in MgB2: Clean or Dirty? II Phys. Rev. Lett 89, 107002 (2002).

4. S.L. Bud'ko, G. Lapertot, C. Petrovic, C.E. Cunningham, N. Anderson, and P.C. Canfield. Boron Isotope Effect in Superconducting MgB2 II Phys. Rev. Lett. 86, 1877 (2001).

5. D.G. Hinks, H. Claus, and J.D. Jorgensen. The complex nature of superconductivity in MgB2 as revealed by the reduced total isotope effect 11 Nature 411, 457 (2001).

6. A.A. Abrikosov. Theory of High-Tc Superconducting Cuprates Based on Experimental Evidence II Physica C 154, 317-318 (1999).

7. J. Bardeen, L.N. Cooper and J.R. Schrieffer. Theory of Superconductivity II Phys. Rev. 108, 1175 (1957).

8. C. Buzea and T. Yamashita. Review of the superconducting properties of MgB2 II Supercond. Sci. Technol. 14, R115 (2001).

9. I.K. Yanson, Yu.G. Naidyuk. Advances in point-contact spectroscopy: two-band superconductor MgB2 II Fiz. Nizhk. Temp. 30, 355 (2004), Low Temp. Phys. 30, 261 (2004).

10. X.X. Xi. Two-band superconductor magnesium diboride II Rep. Prog. Phys. 71, 116501 (2008).

11. D. Daghero and R.S. Gonnelli. Probing multiband superconductivity by point-contact spectroscopy II Supercond. Sei. Technol. 23, 043001 (2010).

12. S.D. Adrian, S.A. Wolf, O. Dolgov, S. Shulga, V.Z. Kresin. Density of states and the energy gap in superconducting cuprates II Phys. Rev. B 56, 7878 (1997).

13. X.K. Chen, M.J. Konstantinovic, J.C. Irwin, D.D. Lawrie, J.P. Franck. Evidence for Two Superconducting Gaps in MgB2 II Phys. Rev. Lett. 87, 157002 (2001).

14. Y. Kamihara, H. Hiramatsu, M. Hirano, R. Kawamura, H. Yanagi, T. Kamiya, and H. Hosono. Iron-Based Layered Superconductor: LaOFeP II J. Am. Chem. Soc. 128, 10012(2006).

15. Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono. Iron-Based Layered Superconductor La0,xFx.FeAs (x = 0.05-0.12) with Tc = 26KII J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008).

16. A.J. Leggett. Number-Phase Fluctuations in Two-Band Superconductors II Prog. Theor. Phys. 36, 901 (1966).

17. D.F. Agterberg, E. Demler, and B. Janko. Josephson effects between multigap and single-gap superconductors И Phys. Rev. В 66, 214507 (2002).

18. S.G. Sharapov, V.P. Gusynin, and H. Beck. Effective action approach to the Leggett's mode in two-band superconductors II Eur. Phys. J. В 30, 45-51 (2002).

19. M. Iskin, C.A.R. Sa de Melo. BCS-BEC crossover of collective excitations in two-band superfluids II Phys. Rev. В 72, 024512 (2005); Two-band superfluidity from the BCS to the ВЕС limit II Phys. Rev. В 74, 144517 (2006).

20. A. Anishchanka, A.F. Volkov, K.B. Efetov. Collective modes in two-band superconductors in the dirty limit II Phys. Rev. В 76, 104504 (2007).

21. M.V. Klein. Theory of Raman scattering from Leggett's collective mode in a multiband superconductor: Application to MgB2 II Phys. Rev. В 82, 014507 (2010).

22. M. Ichioka. Collective mode in two-band superconductor И Prog. Theor. Phys. 90, 513 (1993).

23. A.E. Каракозов, Е.Г. Максимов, Я.Г. Пономарев. Теоретический анализ туннельных экспериментов в системе MgB2 II Письма в ЖЭТФ, 91, 26-31 (2010).

24. B.A. Москаленко. Сверхпроводимость металлов с учетом перекрытия энергетических полос II ФММ 8, 503 (1959).

25. Н. Suhl, В.Т. Matthias and L.R. Walker. Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory of Superconductivity in the Case of Overlapping Bands II Phys. Rev. Lett. 3, 552 (1959).

26. E .J. Nicol, J.P. Carbotte. Properties of the superconducting state in a two-band model II Phys. Rev. В 71, 054501 (2005).

27. H. Nakamura, M. Machida, T. Koyama and N. Hamada. First-Principles Study for the Anisotropy of Iron-Based Superconductors toward Power and Device Applications II J. Phys. Soc. Jpn. 78, 123712 (2009).

28. A. Brinkman, A.A. Golubov, H. Rogalla, O.V. Dolgov, J. Kortus, Y. Kong, O. Jepsen, O.K. Andersen. Multiband model for tunneling in MgB2 junctions II Phys. Rev. В 65, 180517(R) (2002).

29. J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka, Y. Zenitani, and J. Akimitsu. Superconductivity at 39 К in magnesium diboride II Nature 410, 63 (2001).

30. Y. Eltsev, K. Nakao, S. Lee, T. Masui, N. Chikumoto, S. Tajima, N. Koshizuka, and M. Murakami. Anisotropic resistivity and Hall effect in MgB2 single crystals II Phys. Rev. В 66, 180504(R) (2002); Yu. Eltsev, S. Lee, K. Nakao, N. Chikumoto,

31. S. Tajima, N. Koshizuka, M. Murakami. Anisotropic superconducting properties of MgB2 single crystals II Physica C 378-381, 61 (2002).

32. P.C. Canfield, D.K. Finnemore, S.L. Bud'ko, J.E. Ostenson, G. Lapertot, C.E. Cunningham, and C. Petrovic. Superconductivity in Dense MgB2 Wires II Phys. Rev. Lett. 86, 2423 (2001).

33. V. Moshchalkov, M. Menghini, T. Nishio, Q.H. Chen, A.V. Silhanek, V.H. Dao, L.F. Chibotaru, N.D. Zhigadlo, and J. Karpinski. Type-1.5 Superconductivity II Phys. Rev. Lett. 102, 117001 (2009).

34. V. Braccini, A. Gurevich, J.E. Giencke, M.C. Jewell, C.B. Eom, D.C. Larbalestier,

35. T. Klein, L. Lyard, J. Marcus, C. Marcenat, P. Szabó, Z. Hol'anovd, P. Samuely,

36. B.W. Kang, H-J. Kim, H-S. Lee, H-K. Lee, and S-I. Lee. Influence of AI doping on the critical fields and gap values in magnesium diboride single crystals II Phys. Rev. B 73, 224528 (2006).

37. I.K. Yanson, V.V. Fisun, N.L. Bobrov, Yu.G. Naidyuk, W.N. Kang, E.-Mi Choi, H.-J. Kim, and S.-IkLee. Phonon structure in I-V characteristic of MgB2 point contacts I I Phys. Rev. B 67, 024517 (2003).

38. J.M. An and W.E. Pickett. Superconductivity of MgB2: Covalent Bonds Driven Metallic II Phys. Rev. Lett. 86, 4366 (2001).

39. J. Kortus, I.I. Mazin, K.D. Belashchenko, V.P. Antropov, and L.L. Boyer. Superconductivity of Metallic Boron in MgB2 II Phys. Rev. Lett. 86, 4656 (2001).

40. A. Floris, G. Profeta, N.N. Lathiotakis, M.Xüders, M.A.L. Marques, C. Franchini, E.K.U. Gross, A. Continenza, and S. Massidda. Superconducting Properties of MgB2 from First Principles II Phys. Rev. Lett. 94, 037004 (2005).

41. V. Guritanu, A.B. Kuzmenko, D. van der Marel, S.M. Kazakov, N.D. Zhigadlo, and J. Karpinski. Anisotropic optical conductivity and two colors of MgB2 II Phys. Rev. В 73, 104509 (2006).

42. Г.М. Элиашберг. Взаимодействие электронов с колебаниями решётки в сверхпроводнике IIЖЭТФ 38, 966 (1960).

43. P. Szabo, P. Samuely, J. Kacmarcik, Т. Klein, J. Marcus, D. Fruchart, S. Miraglia, C. Marcenat, and A.G.M. Jansen. Evidence for Two Superconducting Energy Gaps in MgB2 by Point-Contact Spectroscopy II Phys. Rev. Lett. 87, 137005 (2001).

44. S. Tsuda, T. Yokoya, T. Kiss, Y. Takano, K. Togano, H. Kito, H. Ihara, and S. Shin. Evidence for a Multiple Superconducting Gap in MgB2 from High-Resolution Photoemission Spectroscopy I I Phys. Rev. Lett. 87, 177006 (2001).

45. K.-H. Lee, K.J. Chang and M.L. Cohen. First-principles calcidations of the Coulombpseudopotential ¡.i : Application to Al II Phys. Rev. В 52, 1425 (1995); K.-H. Lee and

46. K.J. Chang. Linear-response calcidation of the Coulomb pseudopotential ¡л for Nb I I ibid. 54, 1419 (1996).

47. A.A. Golubov, J. Kortus, O.V. Dolgov, O. Jepsen, Y. Kong, O.K. Andersen, B.J. Gibson, K. Ahn, and R.K. Kremer. Specific heat of MgB2 in a one- and a two-band model from first-principles calculations II J. Phys.: Condens. Matter 14, 1353-1360 (2002).

48. J. Geerk, R. Schneider, G. Linker, A. G. Zaitsev, R. Heid, K.-P. Bohnen, and H. v. Lohneysen. Observation of Interband Pairing Interaction in a Two-Band Superconductor: MgB2 И Phys. Rev. Lett. 94; 227005 (2005).

49. J.J. Neumeier, T. Tomita; M. Debessai, J.S. Schilling, P.W. Barnes, D.G. Hinks, and J.D. Jorgensen. Negative thermal expansion of MgB2 in the superconducting state and anomalous behavior of the bulk Grtineisen function И Phys. Rev. В 72,220505 (2005).

50. A.I. D'yachenko, V.Yu. Tarenkov, A.V. Abal'oshev, S.J. Lewandowski. Evidence of strong electron-phonon interaction in superconducting MgB2 from electron tunneling И arXiv: cond-mat/0201200 (2002).

51. Zh.-Zh. Li, H.-J. Tao, Y. Xuan, Zh.-A. Ren, G.-C. Che, and B.-R. Zhao. Andreev reflection spectroscopy evidence for midtiple gaps in MgB2 II Phys. Rev. В 66, 064513 (2002).

52. G.A. Ummarino. Pressure dependence of critical temperature in MgB2 and two-bands Eliashberg theory И Physica С 423, iss. 3-4, 96-102 (2005).

53. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, O.S. Volkova, A.N. Vasiliev, Т. Hanke, C. Hess, G. Behr, R. Klingeler, and B. Biichner. Andreev spectroscopy ofLaFeAsO09F0, IIPhys. Rev. В 79,224517 (2009).

54. C.A. Кузьмичёв, Т.Е. Шаныгина. Двухгцелевая сверхпроводимость в соединении FeSe И Сборник аннотаций работ 7-й Курчатовской молодёжной научной школы, 313 (2009).

55. J. Kortus, O.V. Dolgov, R.K. Kremer and A. A. Golubov. Band Filling and Interband Scattering Effects in MgB2: Carbon versus Aluminum Doping И Phys. Rev. Lett. 94, 027002 (2005).

56. Y. Kong, O.V. Dolgov, O. Jepsen and O.K. Andersen. Electron-phonon interaction in the normal and superconducting states ofMgB2 II Phys. Rev. В 64,020501 (2001).

57. W. Pickett. Mind the double gap //Nature 418, 733 (2002).

58. H. Schmidt, J.F. Zasadzinski, K.E. Gray, D.G. Hinks. Energy gap from tunneling and metallic contacts onto MgB2: Possible evidence for a weakened surface layer И Phys. Rev. В 63; 220504(R) (2001).

59. A. Sharoni, I. Felner, O. Millo. Tunneling spectroscopy and magnetization measurements of the superconducting properties of MgB2 II Phys. Rev. В 63, 220508(R) (2001).

60. G. Karapetrov, M. Iavarone, W.K. Kwok, G.W. Crabtree, and D.G. Minks. Scanning Tunneling Spectroscopy in MgB21 I Phys. Rev. Lett. 86,4374-4377 (2001).

61. A. Sharoni, O. Millo, G. Leitus and S. Reich. Spatial variations of the superconductor gap structure in MgB2/Al composite II J. Phys. Cond. Matter 13, L503 (2001^).

62. J.W. Quilty, S.Lee, A. Yamamoto and S.Tajima. Superconducting Gap in MgB2: Electronic Raman Scattering Measurements of Single Crystals II Phys. Rev. Lett. 88, 087001 (2002).

63. T. Takahashi, T. Sato, S. Souma, T. Muranaka, and J. Akimitsu. High-Resolution Photoemission Study ofMgB2 II Phys. Rev. Lett. 86,4915 (2001).

64. H. Kotegawa, K. Ishida, Y. Kitaoka, T. Muranaka, N. Nakagawa, H. Takagiwa, and J. Akimitsu. Evidence for high-frequency phonon mediated S-wave superconductivity: "BNMR study of Al-doped MgB2 И Phys. Rev. В 66, 064516 (2002).

65. G. Rubio-Bollinger, H. Suderow, S. Vieira. Tunneling Spectroscopy in Small Grains of Superconducting MgB2 // Phys. Rev. Lett. 86, 5582 (2001).

66. A. Kohen and G. Deutscher. Symmetry and temperature dependence of the order parameter in MgB2Jrompoint contact measurements II Phys. Rev. В 64, 060506 (2001).

67. P. Martinez-Samper, J.G. Rodrigo, G. Rubio-Bollinger, H. Suderow, S. Vieira, S. Lee, S. Tajima. Scanning Tunneling Spectroscopy in MgB2 II Physica С 385, iss. 1-2, 233-243 (2003); arXiv:cond-mat/0209387 (2002).

68. B. Gorshunov, C.A. Kuntscher, P. Haas, M. Dressel, F.P. Mena, A.B. Kuz'menko, D. van der Marel, T. Muranaka, and J. Akimitsu. Optical measurements of the superconducting gap in MgB2 II Eur. Phys. J. B 21, 2, 159-161 (2001).

69. S. Graser and T. Dahm. Transfer-matrix approach to multiband Josephson junctions II Phys. Rev. B 75, 014507 (2007).

70. J.E. Hirsch. Hole superconductivity in MgB2: a high Tc cuprate without Cu II Phys. Lett. A 282, 392-398 (2001).

71. J.B. Neaton, A. Perali. On the possibility of superconductivity at higher temperatures in sp-valent diborides II arXiv: cond-mat/0104098 (2001).

72. M.H. Badr, M. Freamat, Y. Sushko and K.-W. Ng. Temperature and field dependence of the energy gap ofMgB2/Pb planar junctions II Phys. Rev. B 65, 184516 (2002).

73. P. Seneor, C.T. Chen, N.C. Yeh, R.P. Vasquez, L.D. Bell, C.U. Jung, M.-S. Park, H.-J. Kim, W.N. Kang, and S.-I. Lee. Spectroscopic evidence for anisotropic s-wave pairing symmetry in MgB2 II Phys. Rev. B 65, 012505 (2001).

74. F. Giubileo, D. Roditchev, W. Sacks, R. Lamy, D.X. Thanh, J. Klein, S. Miraglia, D. Fruchart, J. Marcus, Ph. Monod. Two-Gap State Density in MgB2: A True Bulk Property Or A Proximity Effect? II Phys. Rev. Lett. 87, 177008 (2001).

75. F. Giubileo, M. Aprili, F. Bobba, S. Piano, A. Scarfato, and A.M. Cucolo. Subharmonic gap structures and Josephson effect in MgB2/Nb microconstrictions II Phys. Rev. B 72, 174518 (2005).

76. F. Laube, G. Goll, Hagel, H. v. Lohneysen, D. Ernst, T. Wolf. Superconducting energy gap distribution of MgB2 investigated by point-contact spectroscopy II Europhys. Lett. 56, 296 (2001).

77. R.S. Gonnelli, A. Calzolari, D. Daghero, G.A. Ummarino, V.A. Stepanov, P. Fino, G. Giunchi, S. Ceresara, G. Ripamonti. Temperature andjunction-type dependency of Andreev reflection in MgB2 И J. Phys. Chem. Solids 63 (12), 2319-2323 (2002).

78. G. Blumberg, A. Mialitsin, B.S. Dennis, M.V. Klein, N.D. Zhigadlo, J. Karpinski. Observation of Leggett's Collective Mode in a Multiband MgB2 Superconductor II Abstracts of APS March'07 Meeting, H8.00004; Phys. Rev. Lett. 99, 227002 (2007).

79. A. Mialitsin, B.S. Dennis, N.D. Zhigadlo, J. Karpinski, and G. Blumberg. Anharmonicity and self-energy effects of the E2gphonon in MgB2 II Phys. Rev. В 75, 020509(R) (2007).

80. M. Iavarone, G. Karapetrov, A.E. Koshelev, W.K. Kwok, G.W. Crabtree, D.G. Hinks, W.N. Kang, E.-M. Choi, H.J. Kim, H.-J. Kim, and S.I. Lee. Two-Band Superconductivity in MgB2 II Phys. Rev. Lett. 89, 187002 (2002).

81. G.E. Blonder, M. Tinkham, T.M. Klapwijk. Transition from metallic to tunneling regimes in superconducting microconstrictions: Excess current, charge imbalance, and supercurrent conversion II Phys. Rev. В 25, 4515 (1982).

82. G.A. Ummarino, D. Daghero, R.S. Gonnelli, A.H. Moudden. Carbon substitutions in MgB2 within the two-bandEliashberg theory II Phys. Rev. В 71, 134511 (2005).

83. Ю.В. Шарвин. Об одном возможном методе исследования поверхности Ферми IIЖЭТФ 48, 984(1965).

84. В.А. Aminov, А.А. Golubov, and M.Yu. Kupriyanov. Quasiparticle current in ballistic constrictions with finite transparencies of interfaces II Phys. Rev. В 53, 365-373 (1996).

85. A.I. Posazhennikova, T. Dahm, K. Maki. Anisotropic s-wave superconductivity: Comparison with experiments on MgB2 single crystals II Europhys. Lett. 60, 134 (2002).

86. T. Ekino, T. Takasaki, T. Muranaka, J. Akimitsu, and H. Fujii. Tunneling spectroscopy of the superconducting gap in MgB2 II Phys. Rev. В 67, 094504 (2003).

87. Т. Ekino, Т. Takasaki, R. Ribeiro, T. Muranaka, J. Akimitsu. Scanning tunnelling microscopy and spectroscopy of MgB2 II Journal of Physics: Conference Series 61, 278-282 (2007).

88. T. Takasaki, T. Ekino, R.A. Ribeiro, T. Muranaka, H. Fujii, J. Akimitsu. Point-contact spectroscopy measurements of binary superconductor MgB2 II Physica С 426-431, 300-303 (2005).

89. G.A. Ummarino, R.S. Gonnelli, S. Massidda, and A. Bianconi. Two-bandEliashberg equations and the experimental Tc of the diboride Mgj.xAlxB2 II PhysicaC 407, 121 (2004).

90. P: Samuely, P.* Szabö, P:C. Canfield, S.L. Bud'ko, Comment on: "Band Filling and Interband Scattering Effects in MgB2: Carbon versus Aluminium Doping" // arXiv:cond-mat/0503153 (2005).

91. J. Kortus, O.V. Dolgov, R.K. Kremer, A.A. Golubov, Reply to Comment II arXiv: cond-mat/0503365 (2005).

92. Magnetic Impurities in a Two-Band Superconductor: A Point-Contact Study of Mn-Substituted MgB2 Single Crystals //Phys. Rev. Lett. 97, 037001 (2006).

93. D. Daghero, A. Calzolari, G.A. Ummarino, M. Tortello, R.S. Gonnelli, V.A. Stepanov, C. Tarantini, P. Manfrinetti, E. Lehmann. Point-contact spectroscopy in neutron-irradiated Mg"B2 И Phys. Rev. В 74, 174519 (2006).

94. D. van der Marel. Optical Spectroscopy of Plasmons and Excitons in Cuprate Superconductors И Journal of Superconductivity 17, 559-575 (2004).

95. M.E. Palistrant, F.G. Kochorbe. The influence of non-magnetic impurity on collective exciton-like oscillations in a two-band superconductor II Physica С 241, 345-352(1995).

96. Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, H.H. Van, B.M. Bulychev, E.G. Maksimov, and S.I. Krasnosvobodtsev. Leggett's Mode in Mg1.xAlxB2 II Pis'ma v ZhETF 85, iss. 1, 52-56 (2007).

97. Е.П. Попов, Динамика систем автоматического регулирования II ГИТТЛ, Москва (1954).

98. Я.Г. Пономарёв, A.B. Рахманинова. Автоматический мост для получения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов IIПТЭ 5, 120-123 (1970).

99. J.S. Tasi, Y. Kubo, Н.М. Tabuchi. Josephson Effects in the Ba-Y-Cu-0 Compounds //Phys. Rev. Lett. 58, 1979-1981 (1987).

100. R. Kümmel, U. Gunsenheimer, R. Nicolsky. Andreev scattering of quasiparticle wave packets and current-voltage characteristics of superconducting metallic weak links И Phys. Rev. В 42, 3992 (1990).

101. А. Бароне, Д. Патерно. Эффект Джозефсона И Москва (1984).

102. К.К. Лихарев. Введение в динамику джозефсоновских переходов II "Наука", Москва (1985).

103. H. Kinder. Phonon generation by the AC Josephson effect И Phys. Rev. Lett. 36, Iss. 5, 379-380 (1971).

104. E.N. Bratus', V.S. Shumeiko andG. Wendin: Theory of Subharmonic Gap Structure in Superconducting Mesoscopic Tunnel Contacts II Phys. Rev. Lett. 74, 2110 (1995).

105. T. Schneider. Quantum Superconductor-Metal Transition in Al, С doped MgB2 and overdoped Cuprates? II High Tc Superconductors and Related Transition Metal Oxides, 269-276 (2007); arXiv: cond-mat/0702468.

106. Я.Г. Пономарев. Туннельная и андреевская спектроскопия высокотемпературных сверхпроводников И УФН 172, № 6, 705-711 (2002).

107. A. Brinkman, S.H.W. van der Ploeg, A.A.Golubov, H. Rogalla, T.H>. Kim, J.S. Moodera. Charge transport in normal metal-magnesiumdiboride junctions II Journal of Physics and Chemistry of Solids 67, 407-411 (2006).

108. V.G. Kogan, C. Martin, and R. Prozorov. Superfliud density and specific heat within a self-consistent scheme for a two-band superconductor // Phys. Rev. В 80, 014507 (2009).