Характерные особенности теплопроводности твердых тел в магнитном поле на примере компенсированных металлов, высокотемпературных сверхпроводников и манганитов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

БАТДАЛОВ АХМЕД БАТДАЛОВИЧ

ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ НА ПРИМЕРЕ КОМПЕНСИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОВ, ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ И МАНГАНИТОВ

Специальность 01.04.07.-физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Махачкала-2004

Работа выполнена в Институте физики ДагНЦ РАН и Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН

Научный консультант: Член-корреспондент РАН

Камилов Ибрагимхан Камилович.

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук, профессор Межов-Деглин Леонид Павлович, ИФТТ РАН.

Ведущая организация: Кабардино-Балкарский государственный университет (г.Нальчик)

Защита состоится 9 декабря 2004г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 002 095 01 при Институте физики ДагНЦ РАН по адресу: 367003, Махачкала, пр.Шамиля, 39"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики ДагНЦ

Доктор физико-математических наук, профессор Смирнов Игорь Александрович, ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН

Доктор физико-математических наук Гаджиалиев Магомед Магомедович, ИФ ДагНЦ РАН

РАН

Автореферат разослан 5 ноября 2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета д.ф.-м.н.

Е.М. Зобов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Исследования теплопроводности твердых тел изначально имели практическую направленность, так как без учета коэффициента теплопроводности используемых материалов нельзя рассчитать и изготовить ни одно техническое устройство. В то же время измерение теплопроводности является проверенным, а иногда и единственным способом установления доминирующих механизмов рассеяния электронов и фононов в твердых телах, что придает таким исследованиям фундаментальный характер.

Достигнутый уровень развития технологии позволяет выращивать монокристаллы вольфрама и молибдена ранее недоступного качества, благодаря которым появилась возможность выявить "собственные", не завуалированные примесями свойства Мо и W и получить таким образом более полную информацию об особенностях электрон-фононного взаимодействия в этих металлах. Исследование термомагнитных свойств высокочистых компенсированных металлов в условиях статического скин-эффекта позволит изучить влияние поверхностного рассеяния электронов на механизм теплопередачи при низких температурах.

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) возродило, казалось бы, угасающий интерес к физике сверхпроводимости, а обнаружение эффекта колоссального магнитосопротивления (КМС) в перовскитных манганитах - к физике манганитов, которые к тому же являются превосходным модельным объектом для исследования сильно коррелированных электронных систем. Несмотря на все усилия исследователей и обилие теоретических моделей, физические причины, лежащие в основе возникновения высокотемпературной сверхпроводимости в оксидах меди и эффекта КМС в легированных манганитах, до сих пор не установлены.

В связи с этим представляют интерес теоретические изыскания [1], согласно которым нет принципиальных ограничений на уровне законов природы против того, что сильное электрон-фононное взаимодействие может обеспечить существование сверхпроводимости при Т«100К и результаты работы [2], где обоснована необходимость учета взаимодействия электронов с искажениями кристаллической решетки при объяснении эффекта КМС в манганитах. Исследование теплопроводности (к) может пролить свет на некоторые особенности электрон-фононного взаимодействия в этих материалах и таким образом способствовать пониманию причин возникновения сверхпроводимости в оксидах меди и эффекта КМС в манганитах.

Принято считать, что магнитное поле Н изменяет только электронную компоненту теплопроводности и не влияет на фононную часть, что не совсем верно, так как в некоторых материалах фононная компонента к также зависит от магнитного поля либо опосредственно (сверхпроводники), либо прямо (манганиты). Магнитное поле действует на K сверхпроводников через изменение концентрации нормальных электронов, с которыми взаимодействуют

фононы, а в манганитах под влиянием магнитного поля происходят магнитоструктурные фазовые переходы, приводящие к прямой зависимости от Н. Таким образом, в этих материалах магнитное поле выступает в качестве регулятора канала релаксации фононов, а следовательно, и самой величины, и это явление представляет серьезный научный и практический интерес.

Фундаментальный характер вышеперечисленных проблем, в рамках которых выполнялась диссертационная работа, определяет ее актуальность как с научной, так и с практической точки зрения.

Цели и задачи исследования. При выполнении диссертационной работы ставились следующие основные цели:

1. Комплексное исследование тепловых и электрических свойств монокристаллов Мо и W различного качества в широкой области температур, магнитных полей и концентрации примесей и выявление характерных особенностей в поведении исследуемых коэффициентов, связанных с эффектом электрон-фононного увлечения и рассеянием электронов на поверхности кристалла.

2. Изучение механизмов теплопередачи в высокотемпературных сверхпроводниках на основе Y и Bi в нормальном, смешанном и сверхпроводящем состояниях и поиск путей улучшения функциональных свойств ВТСП -керамики.

3. Установление доминирующих механизмов рассеяния электронов и фононов в первокситных манганитах SmLxSrxMnOз и LaLxSrxMnOз с эффектом КМС в различных магнитных состояниях и причины их изменения под действием внешнего магнитного поля.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

1. Разделить фононную и электронную составляющие теплопроводности монокристаллов Мо и W и установить доминирующие механизмы рассеяния электронов и фононов.

2. Надежно выявить и количественно оценить эффект электрон-фононного увлечения в Мо и W.

3. Исследовать анизотропию теплопроводности тонких монокристаллических пластин вольфрама в сильном магнитном поле, связанную с формой образца.

4. Изучить закономерности в поведении некоторых кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

5. Измерить теплопроводность ВТСП на основе иттрия и висмута, установить характерные особенности, связанные с переходом образцов в сверхпроводящее состояние и выяснить причины наблюдаемых аномалий. Исследовать влияние магнитного поля на теплопроводность и сравнивать экспериментальные результаты с существующими теориями.

6. Исследовать температурную, магнитополевую и концентрационную зависимости теплопроводности, термоэдс, электросопротивления и термодиффузии легированных манганитов SmLxSrxMnOз и LaLxSrxMnOз с

эффектом КМС. Установить связь между величиной теплопроводности, искажениями Яна-Теллера и магнитным состоянием манганитов.

Научная новизна работы сформулирована в виде ряда положений, которые

выносятся на защиту:

1. Впервые приводятся полные данные о теплопроводности монокристаллов Мо и W в широкой области температур (Т=2-120К) и концентраций примесей, требующие обобщения теории теплопроводности Блоха-Вильсона. Разделены электронная и фононная составляющие теплопроводности, установлены доминирующие механизмы рассеяния.

2. Впервые путем исследования явления Нернста и магнитосопротивления монокристаллов W и Мо в сильных поперечных магнитных полях при низких температурах экспериментально выявлен и количественно оценен эффект электрон-фононного увлечения в этих металлах. Результаты исследования магнитотермоэдс подтверждают данный вывод.

3. Впервые путем исследования теплопроводности тонких монокристаллических пластин вольфрама экспериментально установлено, что при низких температурах в высокочистых компенсированных металлах с замкнутыми поверхностями Ферми в сильных магнитных полях наблюдается тепловой аналог статического скин-эффекта - вытеснение теплового потока в приповерхностный слой.

4. Установлены закономерности в поведении кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

5. Показано, что особенности в поведении теплопроводности ВТСП на основе иттрия и висмута (резкий рост при понижении температуры ниже Тс и колоколообразный максимум при находят объяснение в рамках фононного сценария, согласно которому рост теплопроводности ниже Тс обусловлен ослаблением рассеяния фононов на нормальных электронах, концентрация которых экспоненциально убывает с понижением температуры. Этот вывод согласуется с теорией теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников.

6. Впервые измерена теплопроводности одного и того же монокристалла YBa2CUз0J как в плоскости так и в направлении оси с и получены достоверные данные об анизотропии теплопроводности. Показано, что поведение теплопроводности вдоль оси с соответствует модели эффективного рассеяния фононов на дефектных плоскостях, а анизотропия влияния магнитного поля на теплопроводность в плоскости аЬ подтверждает вывод о квазидвумерном характере сверхпроводимости

7. Показано, что легирование керамики серебром (композит) в определенном диапазоне концентраций А приводит к улучшению функциональных свойств керамики (рост критического тока в 4 раза, увеличение теплопроводности в 3 раза ), при этом Тс изменяются

незначительно, а замещение меди серебром ухудшает сверхпроводящие свойства керамики.

8. Впервые приводятся полные данные о теплопроводности керамических образцов Показано, что теплопроводность имеет преимущественно фононный характер, аномальный для кристаллических

твердых тел температурный ход выше, а при переходе в

ферромагнитную упорядоченную фазу резко возрастает вследствие ослабления рассеяния фононов на искажениях Яна-Теллера, которые спонтанно уменьшаются при переходе в ферромагнитное состояние.

9. Впервые показано, что под действием магнитного поля при Т>Тс фононная составляющая теплопроводности растет, что не характерно для кристаллических твердых тел. Это объясняется тем, что под влиянием магнитного поля происходит восстановление разрушенного температурой магнитного и связанного с ним структурного порядка, сопровождаемого снятием ян-теллеровских искажений, на которых рассеиваются фононы. Исследования р(Н) и Ср(Н) подтверждают этот вывод.

10. Установлено, что в окрестности температуры фазового перехода парамагнетик-ферромагнетик теплопроводность монокристаллов Ьах8гхМпО3 (х=0.175 и 0.20) резко падает вследствие возникновения дополнительного канала релаксации фононов на флуктуациях магнитного параметра порядка. При переходе в ферромагнитную фазу теплопроводность растет, что связывается с ослаблением рассеяния фононов на искажениях Яна-Теллера.

Практическая значимость. В связи с тем, что монокристаллы Мо и W обладают некоторыми уникальными свойствами, делающими перспективным их применение в качестве материалов для электронной и космической техники, магнитогидродинамических генераторов и т.д., изучение физических процессов, протекающих в этих металлах, представляет определенный практический интерес. Резкое (105 раз) уменьшение теплопроводности в поперечном магнитном поле (20 кЭ) при гелиевых температурах открывает путь к применению совершенных монокристаллов Мо и W в качестве «теплового ключа» в криогенной технике.

И манганиты с эффектом КМ С и высокотемпературные сверхпроводники имеют ясную перспективу на коммерческое будущее как функциональные материалы для криотехники и криоэлектроники (ВТСП), для информационных технологий (манганиты) и поэтому установление механизмов теплопередачи и влияния на них внешних факторов представляет несомненную практическую ценность. Кроме того, проведенные исследования могут сыграть важную роль при развитии теоретических представлений об особенностях физических процессов, происходящих в сверхчистых металлах и сильно коррелированных электронных системах.

Публикации и апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: 17 (Донецк, 1972г.), 18 (Киев, 1974г.), 21 (Харьков, 1980г.), 29 (Казань, 1992г.), 32 (Казань, 2000г.) Всесоюзных и Всероссийских совещаниях по физике низких температур; 21 Международном совещании стран СЭВ по физике и технике низких температур (Варна, Болгария, 1983г.); конференции молодых ученых Дагестана (Махачкала, 1978г.); XII Всесоюзном совещании «Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов» (Суздаль, 1987г.); научной сессии ДагФАН СССР (Махачкала, 1988г. 1989г.); 12 Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989г.); II Всесоюзном семинаре «Магнитные фазовые переходы и критические явления» (Махачкала, 1989г.); 3,4,5 Всесоюзном симпозиуме «Неоднородные электронные состояния» (Новосибирск, 1989, 1991, 1995г.г.); 9-Теплофизической конференции стран СНГ (Махачкала, 1992г.); Международной конференции «Фазовые переходы и критические явления в конденсированных средах» (Махачкала, 1998, 2000, 2002г.г.); Международной конференции «Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестане» (Махачкала, 1999г.); 18-Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2002г.); Международном симпозиуме «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» (Сочи, 2003г.); Международном симпозиуме «Фазовые переходы в твердых растворах» (Сочи 2003г.); First Regional Conference on Magnetic and Superconducting Materials. Tehran, 1999; Euro-Asian Symposium "Trends in magnetism" EASTMAG-2001 Ekaterinburg, Moscow International Symposium on Magnetism dedicated to the 250 anniversary of Moscow State University June 20-24, 2002; International Conference on Magnetism Incorporating The Symposium on Strongly Correlated Electron System, Roma, Italy, July 27 — august 1, 2003; Международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала, 11-14 сентября 2004.

Результаты работы обсуждались на научных семинарах лаборатории кинетических явлений в кристаллах при низких температурах ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН, в лаборатории физики низких температур и сверхпроводимости Института физики ДНЦ РАН, на научных семинарах института физики ДНЦ РАН.

Часть работ, легших в основу диссертации, выполнялась в рамках проектов РФФИ (№№ 96-02-17736а, 02-02-17895), Государственной программы по физике конденсированного состояния (подпрограмма «Высокотемпературная сверхпроводимость», проекты №№ 92069, 96022), программы «Ведущие научные школы» (№2253.2003.2,00-159662).

Материалы диссертационной работы опубликованы в более чем 72 научных публикациях, вышедших в Российских и Международных научных изданиях и в одной монографии, а основные результаты -в журналах, перечень которых утвержден ВАК.

Личный вклад автора. В цикле исследований, составляющих данную диссертационную работу, автору принадлежит основная роль в критическом анализе имеющихся литературных данных, постановке задачи, организации и проведении экспериментов, интерпретации и анализе полученных результатов, формировании основных положений и выводов, а также в написании диссертации. Часть экспериментов, касающаяся исследования монокристаллов вольфрама, была выполнена в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН при участии Н.А.Редько, а остальные экспериментальные работы были проведены в Институте физики ДНЦ РАН вместе с сотрудниками, которые также являются соавторами публикаций (Ш.Б.Абдулвагидов, А.МАлиев, Б.К.Чакальский).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 314 страниц, включая 132 рисунка и 12 таблиц. Список цитируемой литературы включает 373 ссылки.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и выносимые на защиту положения, а также определена практическая значимость работы. Заканчивается введение списком публикаций автора по теме диссертации и сведениями об апробации работы.

В первой главе, носящей вступительный и методический характер, излагаются основные, общепринятые теоретические положения, касающиеся механизмов теплопередачи в твердых телах, необходимые при интерпретации полученных научных результатов, а также методы измерения и раздельного определения электронной и фононной составляющих теплопроводности. Приводится краткий обзор и критический анализ полученных ранее экспериментальных данных по теплопроводности компенсированных металлов при низких температурах и влиянию на нее магнитного поля.

Во второй главе приводятся результаты экспериментального исследования теплопроводности монокристаллов Мо и W в области Т=2-120К и в магнитных полях до ЗОкЭ, а также выявленные закономерности в поведении некоторых кинетических коэффициентов, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

Исследованы монокристаллы W с отношением сопротивлений Р27зк/р4,2к-950-108000 и монокристаллы Мо с р27зк/р4,гк2340-42000. Некоторые характеристики исследованных образцов приводятся в таблице 1.

Температурный ход электросопротивления р(Т) исследованных образцов Мо и W в области низких температур Т« 6 (9- температура Дебая) описывается формулой

р(Т)=р0+А'13+В,Г' (1)

где ро-остаточное сопротивление, член AT2 связывается с электрон-электронными столкновениями, ВТ5 обусловлен электрон-фононным

взаимодействием в рамках модели Блоха-Грюнайзена.

_Таблица 1

№ образца Диаметр, мм Р273К/Р4ДК Ро, Ю" Ом см А, 10 Омсм/Кг В, 1016 Омсм/К5 а, Ю"4 см/Вт А/а, Ю"8 В2/К2

1 2.2 950 520 4.7

3 2.0 2540 195 4.8

5 3.0 16500 28.1 1.0 5.0 2.0 0.50

6 3.2 86000 3.9 0.95 4.9 2.05 0.46

6А 2.2 74000 4.8

6В 1.41 60000 6.0 1.2

6С 0.78 42000 9.4

7 2.5 34000 13 0.80 5.0 1.95 0.42

8 2.6 4100 120

9 5.0 75000 5.2 0.80 4.8

9А 1.7 46000 8.6

9В 0.97 39000 10.6

9С 0.59 26000 16.2

10 4.3 108000 3.2 0.85 5.0 1.80 0.44

12 5.8 12500 40

Мо-1 3.4 42000 1.0 1.4 2.6 1.9 0.7

Мо-2 3.0 12100 4.0 1.4 2.6 1.9 0.7

Мо-3 3.2 2340 22.2 1.6 2.5 - -

На рис.1 представлены графики к(Т) исследованных образцов W (для Мо картина аналогичная), откуда видно, что теплопроводность самого чистого из исследованных образцов достигает в максимуме (ТМ«2.5К) рекордно высокого значения ~ 1050 Вт/см.К. Нижняя кривая показывает, как влияет Н на теплопроводность вольфрама. Такое резкое уменьшение теплопроводности (более чем на 5 порядков) в магнитном поле в области гелиевых температур делает перспективным применение чистых монокристаллов W и Мо в качестве "теплового ключа" в криогенной технике.

Аналогично р(Т) теплосопротивление (у=1/к) чистых образцов Мо и W описывается выражением

уТ=(уТ)о+аТг+рГ, (2)

причем вклад от электрон-фононной составляющей не соответствует теории теплопроводности Блоха-Вильсона (п=3), а значительно больше (п=4.4 для W и 4.6 -для Мо)

В качестве возможных причин наблюдаемых аномалий рассматриваются: особенности в фононном спектре Мо и W (зависимость температуры Дебая от Т); процессы переброса, которые теория Блоха-Вильсона не учитывает; эффект взаимного электрон-фононного увлечения. Анализируя поведение р(Т) и у(Т), выделен вклад от межэлектронных столкновений в р и у и получено значение

числа Лоренца Lee для такого взаимодействия (А/а), которое согласуется с теоретическими расчетами (см.табл.1).

Для раздельного определения Ке и Kph использован метод магнитного поля, основанный на идее о независимости Kph от магнитного поля и квадратичной зависимости ке от Н:

к(Н,Т) = к.

нг

(3)

10

10'

10'

Я

►»'ij

и 05

ю" Г

Ю-1 -

10

10

У Ю-

6 >*Н=22.8 кЭ

ю

ю т,к rao

j..........i_i i 1111 ii

где А -некоторый коэффициент, зависящий от температуры.

Полученные с помощью экстропаляционной процедуры значения крь в области Т=2-10К описываются выражением

крь=0.47-10"3Т2 Вт/см.К ди ¥ и крЬ=0.3010"3Т2 Вт/см.К для Мо и согласуются с моделью, согласно которой фононы при низких температурах рассеиваются

электронами проводимости. Выше 10К и для и для Мо

зависимость кр1,(Т) становится сильнее (см.рис.2), что мы связываем с эффектом взаимного электрон-фононного увлечения [35], который вносит дополнительный вклад в крь и не вносит заметного вклада в Ке. При выделении крЬ из полной теплопроводности в ней остается величина Дкрк, обусловленная эффектом увлечения, поскольку она не зависит от Н.

Корректное разделение к« и кр)1 позволило устранить имеющиеся в литературе противоречия относительно поведения ЦН) и показать, что число Лоренца в сильном поле (Ьн) и без поля (Ь°) в области неупругого электрон-фононного рассеяния связаны соотношением Ьн-Ь°=Ьо2, где Ь0-зоммерфельдовское значение числа Лоренца, а Ьн(Н-ко)=сопз1 и опровергнуть

1

Рис.1.

10

Температурная

100

Т, К

зависимость теплопроводности монокристаллов

вольфрама различной чистоты. Цифры у кривых-номера образцов. Вставка -температурный ход для элекгрон-фононной компоненты теплосопротивления (обр.№6).

утверждение о том, что правило Колера для термомагнитосопротивления W не выполняется.

Наличие границы между слабыми и сильными магнитными полями в виде 001=1 (<а -циклотронная частота, т -время релаксации) и ее зависимость от двух параметров -температуры и магнитного поля —позволяют определить длину свободного пробега электронов / и ее температурный ход. Для этого были измерены зависимости рхх(Т) при различных значениях Н (рис.3) для одного из образцов W. Точка экстремума на кривых Рхх(Т) возможна лишь при радиус циклотронной орбиты), из последнего для сферической зоны имеем [6]:

(4)

при котором

Ыг„*

—магнитное поле,

2еНаЬ

где п —концентрация носителей, наблюдается минимум на зависимости

Существенно, что

зависимость от п слабая, и это позволяет уверенно оценивать численное значение / и ее температурную зависимость (Г ^7*), которая приведена на рис.3 (вставка).

Времена релаксации и, соответственно, длины

свободного пробега для электрических (Е) и тепловых (Т) процессов в области неупругого электрон-фононного взаимодействия не равны:

Проследить за ходом

изменения можно, если вышеприведенную процедуру перенести на теплосопротивление. Полученная таким образом зависимость в точности воспроизводит зависимость к(Т) в той же области температур. Совпадение, возможно, и случайное, но является достаточно убедительной и наглядной иллюстрацией возможности независимого способа определения и ее температурной зависимости.

В третьей главе приводятся результаты исследований, направленных на выявление и оценку эффекта электрон-фононного увлечения в компенсированных металлах. Для этой цели использован эффект Нернста, величина которого, в отличие от термоэдс, определяется суммой вкладов электронов и дырок. В этом случае о роли электрон-фононного увлечения можно судить просто по измеренной величине коэффициента Нернста. В

основу метода оценки роли эффекта увлечения взяты результаты теоретических работ[7,8], где показано, что для компенсированного металла с замкнутой поверхностью Ферми в классически сильном

поперечном магнитном поле при любом законе дисперсии, произвольном числе зон и независимо от механизма рассеяния

кинетический коэффициент Нернста определяется

выражением:

(**я)2сГ, 3 Н

где кв -постоянная Больцмана, с- скорость света, - сумма

плотности состояний

электронов и дырок.

Кинетический коэффициент Нернста Qк и изотермический связаны соотношением:

.О,-Я

е.=

-ХЪ, (5)

в.=-

(6)

В данном случае адиабатический коэффициент Нернста измеряемый на опыте и

изотермический £>из, входящий в уравнение (6) равны между собой из-за малости коэффициента Риги -Ледюка.

Сумма плотности состояний и электронная теплоемкость связаны соотношением:

С=-

Сравнивая (5), (6) и (7), имеем: С = —

■Н1

= гг.

(7)

(8)

Если нет увлечения, кинетический коэффициент ук, определяемый выражением

у -0*2.-

(9)

1x10'

должен равновесному

равен и, как

быть

~ т

последний, не должен зависеть от температуры. Если же эффект увлечения будет действовать, то и п=/(Г). Для теоретической оценки влияния увлечения на у, достаточно к теплоемкости электронов

добавить теплоемкость решетки Срь с множителем р<1, учитывающим долю фононов, участвующих в увлечении. Тогда

2

и

О

1x10

(10)

т,к

Рис.4. Зависимость коэффициента Нернста (У и магнитосопративления Рхх от температуры для образца вольфрама №12. (Н=26 кЭ)

Так как рассматривается область низких температур, где Срь ~ Т3, то фононная добавка в (10) должна квадратично зависеть от температуры (при р=соп51.). Таким образом, в случае компенсированных металлов явление Нернста представляет собой простой, убедительный и однозначный критерий для выявления и оценки величины эффекта увлечения.

Исходные экспериментальные данные для вычисления у, приведены на рис.4, а на рис.5 представлена полученная путем расчетов зависимость у„(Т)> которая имеет следующий вид:

г, =у ,^,+ 10,8-Ю -*Тг Дж-молъхК-г (И)

Этот результат находится в согласии с вышеизложенной теоретической оценкой и приводит к значению Р=1/3, характерному для простейшего случая, когда с электронами взаимодействует только продольная колебательная ветвь кристалла. При Т=20К Ук/Уч>=4. Такое значительное превышение исследуемой величины

Ук над фоном у,, не оставляет о£ 5 1о 15 м ^ сомнения, что эффект увлечения в т_ к

вольфраме при низких Рис.5. Температурная зависимость

коэффициента у. (обр.№12. Н=26 кЭУ

температурах выявлен надежно. Та же процедура для Мо приводит к значениям Р=0.2, что должно быть связано с более высокой, чем для "" температурой Дебая.

На основании измерений температурной зависимости

магнитотермоэдс в сильном магнитном поле в области Т=4-20К можно также сделать вывод о заметном вкладе увлечения электронов фононами в

магнитотермоэдс монокристаллов вольфрама. В конце главы приводятся аргументы в пользу объяснения наблюдаемых

аномалий в поведении и

крк(Т) с помощью эффекта взаимного электрон-фононного увлечения.

В четвертой главе приводятся и анализируются результаты

исследования тепло- и

электросопротивления монокристаллов вольфрама в условиях размерного эффекта (/- длина свободного пробега электронов, ё - диаметр образца). Исследуя зависимость электросопротивления от диаметра образца при разных температурах, обнаружено отклонение от правила Маттиссена, обусловленное вкладом малоуглового электрон-фононного рассеяния в поверхностное сопротивление. Зависящее от температуры добавочное сопротивление тем больше, чем тоньше образец (рис.6).

Такое возрастание сопротивления в тонких образцах может объяснить механизм, впервые предложенный Ольсеном [9]: в тонких проводниках при условии 1>й основное участие в проводимости принимают носители заряда, движущиеся параллельно поверхности, остальные претерпевают диффузное рассеяние и выбывают из направленного потока. Первые оказываются в таком образце очень чувствительными к малоугловому рассеянию на фононах и в тем большей степени, чем тоньше образец, так как даже рассеяние на малые углы отбрасывает их на поверхность образца. Таким образом, в то время как в массивных образцах малоугловое рассеяние является неэффективным, в тонких образцах такое рассеяние может весьма эффективно увеличивать поверхностное сопротивление.

В отличие от электросопротивления, угол рассеяния для тепловых процессов не играет существенной роли и, как следствие, числа Лоренца для

О 5 10 15 20

Т,К

Рис.6. Температурная зависимость добавочного поверхностного сопротивления Ар,

обусловленного малоугловым рассеянием для двух тонких образцов вольфрама. Цифры у кривых -номера образцов.

тонкого и массивного образцов одинакого качества должны отличаться, что действительно экспериментально подтверждено: в области преобладания неупругого электрон-фононного рассеяния Ьа=о.78 ш^Ьдел мм-

Сопротивление массивного образца рм, которое, как правило, представляет интерес, можно найти путем последовательного уменьшения диаметра исследуемого образца, что зачастую крайне нежелательно, так как это приводит к фактическому уничтожению образца. Предлагается метод оценки сопротивления массивного образца вольфрама без порчи последнего, основанный на измерении продольного магнитосопротивления р(Нц). Сравнительный анализ результатов измерения показывает,

что оба метода дают согласующиеся друг с другом значения рм и, таким образом, предлагаемый метод вполне пригоден для W.

В компенсированных металлах при низких температурах в сильных магнитных полях можно наблюдать статический скин-эффект — вытеснение постоянного электрического тока в приповерхностный слой толщиной радиус циклотронной орбиты), причем эффект концентрации тока в приповерхностном слое сильно зависит от состояния поверхности: при зеркальном отражении проводимость этого слоя значительно больше, чем при диффузном. Теория статистического скин-эффекта была развита в работах Азбеля и Песчанского [10], которые показали, что полный электрический ток, протекающий через образец в условиях статического скин-эффекта равен сумме поверхностного и объемного токов. Выражение для соответствующих проводимостей имеет вид:

У Ги г

етхх = сго--~Г + (ТпУ (12)

д + у а

где Оо -проводимость в отсутствие поля, у=Г//// —коэффициент, характеризующий эффективность магнитного поля, -р) —коэффициент диффузии, равный нулю при чисто зеркальном характере отражения —

толщина пластинки.

Первому члену в правой части (12) соответствует поверхностная проводимость, обусловленная той частью электронов проводимости, которая сталкивается с поверхностью и перемещается вдоль нее в узком слое толщиной порядка Второй член выражения (12) соответствует объемному рассеянию, и он квадратично убывает с ростом магнитного поля. В достаточно сильных полях в пограничном слое может быть сосредоточен весь ток, текущий по проводнику [10]. На основании уравнения (12) можно ожидать и скинирования теплового потока, переносимого электронами проводимости. Для выяснения этого вопроса были исследованы две монокристаллические пластинки вольфрама с (р295к/р4.2к)=95000 в области 2-10 К.

Качественным показателем существования статического скин-эффекта является эффект формы образца, заключающийся в том, что электропроводность и, соответственно, теплопроводность пластинки, параллельной магнитному полю, превышает ее величину для перпендикулярной

ориентации. Более того, такое превышение должно быть более ярко выражено для образца с зеркальной широкой гранью, что хорошо иллюстрируется рисунком 7. Видно, что Кц>К|., а их отношения, характеризующие анизотропию формы образца, стремятся к 1 с ростом Т вследствие уменьшения / и увеличения вклада объемных электронов в теплопроводность. Аналогичная картина наблюдается и для

магнитосопротивления. Эти экспериментальные факты позволяют утверждать, что при выполнении условия тепловой поток, переносимый электронами проводимости,

распределяется по сечению образца неоднородно,

преимущественно у

поверхности в слое толщиной порядка Гц, так как только на таком расстоянии от поверхности, параллельной Н, существует поверхностное рассеяние электронов.

Очевидно, локализация электронов проводимости у поверхности образца в сильном поле окажет влияние и на другие кинетические коэффициенты. Экспериментально исследованы магнитотермоэдс, эффект Нернста, соотношение Видемана-Франца.

Показано, что поведение магнитотермоэдс следует предсказаниям теории гальвано- и термомагнитных явлений в сильных магнитных полях и проявляет анизотропию, связанную с формой образца и отражательными свойствами поверхности кристаллов.

Одновременное измерение теплопроводности и электросопротивления тонких пластин вольфрама в условиях статического скин-эффекта позволяет провести с помощью соотношения Видемана-Франца экспериментальную проверку утверждения об упругости столкновений электронов с поверхностью кристалла. Если приписать наблюдаемую на эксперименте разницу в проводимости при параллельной и перпендикулярной по отношению

к магнитному полю ориентации широкой плоскости кристалла (при этом магнитное поле в обоих случаях должно быть направлено вдоль эквивалентной кристаллографической оси, чтобы исключить влияние "физической" анизотропии, связанной с формой поверхности Ферми) только поверхностной проводимости и предположить, что поверхностное рассеяние — упругое, то должно выполняться соотношение

4,0 3,5

3,0

2,5 2,0 1,5 1,0

т ■ • 11 нИпоо)

- • ч

н| 1(1101

3456789 10

т,к

Рис.7. Температурные зависимости анизотропии электронных вкладов в теплопроводность пластинок

</< в поперечном магнитном поле Н=27 кЭ для двух направлений Н.

гПОв _ ¿г» — "

А

ахх 1

: = 4>

(13)

Д сГцхТ

Такой метод анализа удобен еще тем, что позволяет избавиться от который всегда входит в измеряемую величину и не зависит от Н. Результаты такой обработки экспериментальных данных показывают, что в области Т=2-7К число Лоренца для поверхностной проводимости »2.7-10"8 что несколько превышает теоретическое значение однако, учитывая способ определения результат можно считать вполне соответствующим

теории [11] и является экспериментальным подтверждением вывода об упругости поверхностного рассеяния электронов.

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию кинетических коэффициентов высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). В начале главы (5.1) приводятся основные понятия и общие теоретические представления о сверхпроводимости как физическом явлении. Далее (5.2) приводятся и анализируются результаты исследования транспортных свойств ВТСП -керамик на основе иттрия и висмута. Измерены теплопроводность, термоэдс, электросопротивление в зависимости от Т,Н и уровня легирования. Некоторые характеристики исследованных образцов приведены в таблице 2, а графики к(Т) для УВа2Сиз07^ -на рис.8.

Таблица 2.

Состав (номинальный) Тс,К дтс,к (кЛобщ),% Р120К, мОмсм плотность г/см3 Ке, Вт/м.К

1 УВа2Сиз06>9 91 1Д 13,4 0,38 5,85 0,76

2 УВа2СизОб,( 89 1,8 6,8 0,70 5,60 0,36

3 УВа2Си30б,б 60 2,5 3,4 1,08 5,40 0,14

4 УВа2Си3Ом 87 3,6 - 8,6 3,7

1А УВа2Си3Об - - - - 5,80

5 Вп>6РЬо,45г2Са2СизОю 105 5Д 13,9 1,05 5,43 0,27

б В1]>6РЬо,48г2СагСизОю 107 4,3 16,8 0,63 5,30 0,47

7 В125г2СаСи20, 86 3,6 12,5 1,3 5,64 0,18

Наблюдаемые на опыте зависимости к(Т) для сверхпроводящих образцов системы УВагСизОу-в и (В^РЬ^Б^СагСизОю характеризуются наличием аномалий при Т=ТС, заключающихся в резком возрастании теплопроводности при понижении температуры ниже Тс, максимумом при и быстрым

убыванием к при понижении температуры ниже Тт. Выше Тс теплопроводность слабо зависит от Т. С уменьшением кислородного индекса (читай концентрации носителей тока) максимум на кривой к(Т) смещается в сторону низких Т, а сама теплопроводность уменьшается по величине. Для несверхпроводящих образцов максимум на зависимости к(Т) не наблюдается. Более того, перевод образца №1 в несверхпроводящее состояние, соответствующее химической формуле путем отжига в вакууме приводит к качественно иной температурной зависимости теплопроводности и к росту величины к по сравнению с теплопроводностью исходного сверхпроводящего образца УВа2Си30б,9- Анализ экспериментальных данных по к(Т) и р(Т) с использованием соотношения Вид емана-Франца показывает, что теплопроводность в нормальном состоянии носит преимущественно фононный характер, хотя доля ке может быть заметной (Ке^0.2Кобщ).

Учитывая, что кр), и Ке в ВТСП величины одного порядка и температурный ход теплопроводности ниже Тс может формироваться двумя конкурирующими механизмами (рост за счет ослабления эффективности фонон-электронного рассеяния при уменьшении концентрации нормальных электронов и происходящее одновременно с этим уменьшение ке в соответствии с законом Видемана-Франца), наблюдаемый рост теплопроводности ниже Тс означает, судя по всему, что для ВТСП уменьшение эффективности фонон-электронного рассеяния важнее, чем вымерзание электронов проводимости.

Для объяснения

наблюдаемого поведения к(Т) исследованных

образцов привлекается теория фононной

теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников [12,13], основанная на модели Каллуэя в дебаевском приближении динамики решетки.

Согласно [12,14], выражение для

аппроксимации экспериментальных данных

Т,К

Рис.8. Температурная зависимость теплопроводности УВагСизО?.*. Цифры у кривых -номера образцов.

по к(Т) имеет следующий вид:

I т3 [ь У'г х*е*

где х = (со-частота фонона) -приведенная энергия фонона, 0 -квТ

температура Дебая, о8 -скорость звука, г'(г, 7)- скорость релаксации фононов.

Считая механизмы рассеяния фононов независимыми (приближение правила Матгиссена), скорость релаксации фононов можно представить как сумму скоростей релаксации фононов на границах зерен точечных

дефектах (г^), фононах (т^) и электронах т.е.

т'1 (х, Т) = + т^ + т^_Рн + г~Р1е. (15)

Выражения для каждого механизма рассеяния подбирались таким образом, чтобы выполнялись следующие равенства:

тр1-ь (ё-длина свободного пробега фонона или линейный размер

гранул)

г-1 = А х2Т5

рЬ-рЬ -^рк-рИ-*- 1

г'1 = А хАТ4 т рь-а лРи-<1х 1

= Арь-ехТЕ(хА(Т)) -функция рассеяния, представляющая собой отношение времен релаксации фонон-электронного взаимодействия в нормальном и сверхпроводящем состояниях.

Обработка экспериментальных данных для системы УВа2Сиэ07_5 с помощью выражения (14) показала, что оно довольно хорошо описывает поведение к(Т) исследованных образцов при учете только трех механизмов рассеяния: рассеяния фононов на границах зерен, на точечных дефектах и на носителях тока. Численные значения подгоночных параметров лежат в интервале Арм>=(0,4-2,0)109 с'1, Ары=3600-г-6800 с'К"4, АрЬ.е=(4^8)108 с1 К"1.

Из рис.8, где приведены экспериментальные (точки) и расчетные (сплошные линии) данные для теплопроводности исследованных образцов следует, что теория достаточно хорошо описывает поведение к(Т) сверхпроводящих керамических образцов с различными

значениями 5. Это означает, что особенности поведения к(Т) ниже Тс могут быть объяснены в рамках фонон-электронного взаимодействия и причиной появления характерного максимума на зависимости к(Т) при является рост длины свободного пробега фононов с понижением Т благодаря экспоненциальному уменьшению концентрации нормальных электронов, с которыми взаимодействуют фононы.

Однако нельзя не обратить внимания и на то, что имеются теоретические и экспериментальные работы, авторы которых придерживаются альтернативного, электронного сценария происхождения пика на зависимости

к(Т), основанного на двухжидкостной модели и считают, что

низкотемпературный максимум на зависимости к(Т) в ВТСП связан с резким падением скорости рассеяния нормальных электронов в сверхпроводящей фазе,

благодаря чему длина свободного пробега носителей возрастает в десятки и сотни раз, вызывая наблюдаемый рост теплопроводности, при этом предполагают, что представляет собой некий, не зависящий от температуры фон, на котором

ПРОИСХОДИТ рОСТ Ке.

Скорее всего, в формировании аномального температурного хода теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников ниже Тс участвуют как электроны, так и фононы, во всяком случае авторы [15] привлекают отдельно фононный, отдельно электронный и комбинированный (фононный+электронный) сценарии и приходят к выводу, что комбинированный сценарий наилучшим образом соответствует их экспериментальным данным. Обсуждаются и другие возможные объяснения аномального поведения к(Т): конвективная теплопроводность, модель двухуровневых систем, акустические плазмоны.

В следующем параграфе (5.2) рассматривается влияние магнитного поля на теплопроводность ВТСП —керамики УВагСизС^-г.

В сверхпроводящем состоянии влияние Н на теплопроводность носит двоякий характер и определяется существованием куперовских пар, концентрация которых зависит от температуры и магнитного поля.

С одной стороны, поле приводит к росту за счет разрыва сверхпроводящих пар и увеличения доли нормальных электронов, способных переносить тепло, а с другой, в предположении наличия эффективного электрон-фононного взаимодействия, возрастание количества нормальных носителей, с которыми взаимодействуют фононы, должно вызывать уменьшение Фактически на эксперименте мы наблюдаем разностный эффект от этих двух конкурирующих друг с другом механизмов.

Результаты измерения теплопроводности керамических образцов УВа2Си307.у и В! 1 бРЬо 48г2Са2СизОу без поля и в поперечном магнитном поле Н- 28 кЭ приведены на рис.9. Как видно из рисунка, при Т>ТС теплопроводность ВТСП не зависит от магнитного поля, что и следовало ожидать, так как крЬ сама по себе не должна зависеть от Н, а изменение за

«закрывающего» или «открывающего»

счет магниторезистивного эффекта пренебрежимо мало в силу малости эффективного магнитного поля Нт(т- время релаксации носителей).

Наблюдаемое уменьшение к в магнитном поле в

исследованных образцах

связано с увеличением скорости релаксации фононов на распаренных нормальных носителях, количество

которых растет с полем. Можно сказать, что в сверхпроводниках магнитное поле выступает в качестве регулятора, канал релаксации фононов.

Характер зависимости относительного изменения теплосопротивления образца УВагСизСЬ.у от магнитного поля (рис.10) указывает на то, что в исследованной области Т и Н концентрация нормальных носителей примерно линейно растет с полем в соответствии с представлением о полевой зависимости концентрации абрикосовских вихрей.

В параграфе 5.3 излагаются результаты исследования анизотропии теплопроводности монокристалла YBa2CUз07, сведения о которой в литературе носят отрывочный характер. Впервые измерена теплопроводность одного и того же монокристалла как в плоскости так и в направлении оси Для

определения использовался метод а.с.-калориметрии, когда измеряемыми величинами являются теплоемкость и термодиффузия, а к находится как их произведение [16]. Результаты исследования приведены на рис.11. Теплопроводность в плоскости аЬ имеет характерный для керамических образцов вид, а в направлении оси с носит качественно иной характер, причем сама величина близка к

минимальной расчетной величине теплопроводности кристаллических твердых тел.

Согласно теории

теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников со слоистой структурой [12,13], анизотропия решеточной теплопроводности обусловлена различием

интенсивности рассеяния

фононов для двух направлений в кристалле: теплопроводность поперек слоев ограничена рассеянием фононов на дефектных плоскостях (sheetlike faults), тогда как вдоль слоев такое рассеяние отсутствует. Поскольку теплоперенос вдоль с-оси является чисто фононным, а фонон-электронное и фонон-фононное столкновения являются неэффективными, можно предположить, что фононы рассеиваются главным образом на дефектных плоскостях.

Используя экспериментальные значения и выражение для скорости релаксации фононов при рассеянии на дефектных плоскостях [12]:

ъ'М = (0,7)(6ж2)3/, (16)

где у- постоянная Грюнайзена, которую в нашем случае можно считать равной единице, количество дефектных плоскостей на единицу длины, можно оценить. Оказалось, что Ns= 3,3-108 м"1, т. е. примерно через каждые ЗОА расположены дефектные плоскости, в качестве которых могут выступать слои, чувствительные к кислородной стехиометрии и включающие СиО-цепочки. Что касается температурного хода, то согласно теории при низких температурах Ко—Т, а при высоких не зависит от Т, что на эксперименте и наблюдается. Результаты исследования анизотропии влияния Н на к монокристалла и существование конечного дополнительного

теплосопротивления при Hie свидетельствуют о квазидвумерном характере сверхпроводимости в

В следующем параграфе (5.4) излагаются результаты исследования влияния содержания серебра (легирование и замещение) на теплофизические свойства иттриевой ВТСП -керамики. Некоторые результаты исследования приведены в таблице 3.

Таблица

№ п/п Состав керамики Tc,K ЛТс,К Рзоок, мОм-см KlOOK, Вт/мК Плотность, г/см3 Jc, А/см2

1 YBa2Cu3Ov+10Bec.%Ag 91 1,0 0,670 4,5 5,04 140

2 YBa2Cu3Ov+20 Bec.%Ag 90 1,5 0,243 7,15 5,39 222

3 YBa2Cu3C)v+30 eec.%Ag 90 4,0 0,181 9,60 5,75 205

4 YBa2Cu3Ov+4() eec.%Ag 89 1,5 0,151 11,8 5,85 180

5 YBa2Cu30»+50 eec.%Ag 88 2,0 0,121 13,5 5,77 150

б УВагСигиАйшО, 90,0 2 1,84 4,10 4,70 108

7 YBa2Cu2.7(iAgo_3oOv 89,5 2,5 2,95 2,53 4,50 80

8 YBa2Cu2.55Ago.45Ov 89,5 3,0 3,83 2,70 4,74 40

Известно, что в основе сверхпроводящих свойств ВТСП -керамик лежат слабые сверхпроводящие, по сути, джозефсоновские связи между ее отдельными гранулами, которые легко разрушаются под влиянием внешних факторов. В качестве одного из путей усиления связи между гранулами и улучшения эксплуатационных свойств ВТСП -керамики рассматривается создание композитов ВТСП+серебро. Для изучения этого вопроса были

измерены температурные и концентрационные зависимости теплопроводности, термоэдс, электросопротивления, транспортного критического тока ряда образцов легированной и замещенной

керамик.

Результаты проведенных исследований можно просуммировать следующим образом. Легирование керамики УВа2Сиз07.5 серебром приводит в определенном диапазоне концентраций Ag к улучшению функциональных свойств керамики (рост критического тока в четыре раза, увеличение теплопроводности в три раза), при этом изменяются незначительно.

Замещение Си серебром ухудшает сверхпроводящие свойства керамики.

Другой путь улучшения транспортных свойств и механической прочности ВТСП -материалов -это получение высокотекстурированной керамики с большими размерами зерен. В рамках изучения этого вопроса были исследованы кинетические характеристики (теплопроводность, термоэдс, электросопротивление и критический ток) образцов ВТСП -керамики УВагСизСЬ-б вдоль и перпендикулярно направления прессования. Было установлено, что возникающая при прессовании текстура носит объемный характер и зависит от количества технологических циклов (перемалывание, прессование, отжиг).

На основе анализа экспериментальных данных по теплопроводности вдоль и перпендикулярно направления прессования предложен метод оценки объемной доли ориентированных гранул в ВТСП -керамике, который дает результаты, находящиеся в удовлетворительном согласии с рассчитанными методом дифракции нейтронов данными.

В шестой главе, посвященной исследованию влияния магнитного поля на тепло- и электроперенос в легированных манганитах Smj.Srj.Mn03 и LaLj.Srj.Mn03 первый параграф носит вводный характер.

Анализируется нынешнее состояние проблемы по установлению природы КМС в перовскитных манганитах, привлекаемые модели, родство манганитов и высокотемпературных сверхпроводников и обосновывается необходимость учета искажений Яна-Теллера при установлении механизма возникновения КМС. Кратко анализируются имеющиеся литературные данные по теплопроводности некоторых манганитов.

Во втором параграфе приводятся и обсуждаются экспериментальные результаты по электросопротивлению, теплоемкости, теплопроводности, термодиффузии и термоэдс керамических образцов системы Smj.Srj.MnO3. Некоторые данные об исследованных образцах содержатся в табл.4.

Исследованная система интересна тем, что в ней в силу большой разницы ионных радиусов самария и стронция (г8т=1.132А, г$г=1.310А) наиболее рельефно проявляется тесная взаимосвязь электронной, фононной и магнитной подсистем и тем, что в ней возможны сосуществование ферромагнитной (БМ) и антиферромагнитной (АРМ) фаз, а также разного типа упорядочений. Значительное внимание уделяется составу с х=0.45, являющийся критичным для

данной системы: составы слева и справа от этой концентрации характеризуются сосуществованием FM и AFM фаз, в то время как составу с х=0.45 соответствует чисто ферромагнитное упорядочение ниже Тс.

Таблица 4

ТМ4(Р),К Тс(Ср), К Тсо, К Мв, Ив

№ обр. X нагрев охлаж. нагрев охлаж. [352] [350]

1 0.33

2 0.40 118.8 116 120 115.8 140 3.2

3 0.425 122.7 120 128.3 116.2

4 0.45 129.6 114.8 128.6 113.3 150 3.3

5 0.475 122.2 120.1 130

6 0.50 101.2 97.3 170 2.1

На кривых р(Т), СР(Т), к(Т), S(T) в нулевом поле обнаружены широкие температурные гистерезисы, которые коррелируют между собой и объясняются тем, что одновременно с магнитным фазовым переходом Н-рода парамагнетик-ферромагнетик происходит резкое сжатие решетки, сопровождаемое гигантской спонтанной объемной магнитострикцией, достигающей 0.1 % при Тс, при этом симметрия решетки не меняется и структурного фазового перехода как такового нет. Это приводит к резкому изменению расстояний между магнитоактивными ионами марганца в плоскости основания решетки, увеличению косвенного обменного

взаимодействия между ними и,

следовательно, значения Тс соответствующего ферромагнитной фазе. Обратный переход из ферромагнитной в

парамагнитную фазу

происходит в

кристаллической решетке с другим, более высоким значением Тс, что и приводит к гистерезисам в поведении исследуемых коэффициентов, которые видны на рисунке 12.

Рис.13. Полевая зависимость теплоемкости и электросопротивления Вто^вго (¡МпОзог-

Данные по теплоемкости СР(Н) и

магнитосопротивлению р(Н), приведенные на рис.13, можно интерпретировать следующим образом. В парамагнитной области вблизи Тс наряду с ферромагнитно коррелированными неоднородностями атомного масштаба (~8 А) [17] образуются области зарядового упорядочения ионов Мп с антиферромагнитным характером упорядочения СЕ-типа, которые термически разрушаются значительно

выше Тс. В зарядово упорядоченной фазе спины соседних ионов марганца антипараллельны, и ее перевод в ферромагнитное состояние происходит под воздействием внешнего магнитного поля. В то же время перевод зарядово-упорядоченной фазы в ферромагнитное состояние под действием Н сопровождается значительным уменьшением объема элементарной ячейки (мольное сжатие) и делокализацией носителей тока, что должно привести к резкому возрастанию теплоемкости и электропроводности. По-видимому, сюда добавляется и эффект от перколяции ферромагнитных капель, существование которых экспериментально подтверждено.

Анализ

экспериментальных данных к(Т)

(рис.14) показывает, что теплопроводность носит

преимущественно фононный характер (оценка электронной и магнонной составляющих показывает, что их суммарная доля не превышает 1 % от измеряемой величины), имеет не характерный для кристаллических твердых тел

ход выше

аномально низкие значения теплопроводности связаны с

рассеянием фононов на дефектах кристаллической решетки.

В качестве дефектов рассматриваются локальные искажения кристаллической решетки, по сути — деформации основного

конструкционного элемента кристаллической структуры манганитов - октаэдров МпОб, вызванные эффектом Яна-Теллера на ионах.

Такие искажения, играющие решающую роль в ограничении фононного потока тепла в манганитах, спонтанно снимаются или уменьшаются при переходе в ферромагнитную фазу [18], вызывая тем самым рост длины теплопроводности манганитов наблюдается на эксперименте измерениями термодиффузии,

(ri = j!i>s, l>s -скорость звука),

температуры ниже Тс (рис.15).

Измерения к(Т)

манганита Smi^Sr^MnCb для различных х показывают, что величина скачка

теплопроводности Дк при переходе в ферромагнитную фазу пропорциональна

намагниченности насыщения (рис.16).

Сравнительный анализ поведения S(H) и р(Н) (AS/Sq > Ар/р0) позволяет говорить, наряду с эффектом KMC, об эффекте «колоссальной

свободного пробега фононов, соответственно, и при переходе в ферромагнитную фазу, что и Вышеприведенный результат подтверждается по сути, длины свободного пробега фононов

которая резко возрастает при понижении

2,5

2,0

ii s

и CQ

----------4

1,0

Мр ■ 9

1 "Л- »'а»*4

t

80 100 120 140 160 180 Т.К

Рис.16. Температурная зависимость теплопроводности манганитов Smi.

xSr,MnOj- 1 - х=0.33,2 - х=0.40,4 - х=0.45,5 - х=0.50 (режим нагрева).

магнитотермоэдс» в манганите самария.

Результаты исследования влияния магнитного поля на теплопроводность образца

представлены нарис. 17.

Как видно из рисунка, в ферромагнитном состоянии

(Г=113 К) магнитное поле почти не сказывается на к, что является косвенным свидетельством того, что концентрация

ферромагнитной фазы в образце близка к насыщению, а в области выше имеет характер,

аналогичный для СДН): до некоторого критического

значения магнитное поле не влияет на к, а когда величина Н становится достаточной для восстановления разрушенного температурой магнитного, а следовательно, и структурного порядка, который сопровождается снятием ян-теллеровских искажений, теплопроводность резко возрастает. Мы связываем это с ростом ферромагнитной фазы как за счет разрушения зарядово-упорядоченных кластеров, так и

за счет увеличения размеров ферромагнитных капель, которые реализуются в этом материале в парамагнитной фазе.

Наблюдаемый рост в

магнитном поле имеет еще один важный аспект, заключающийся в том, что мы здесь непосредственно наблюдаем влияние магнитного поля на решеточную теплопроводность, а это является прямым указанием на необходимость учета динамики решетки при построении теории, объясняющей механизм КМС в перовскитных манганитах.

Магнитополевая и температурная зависимости электросопротивления согласуются с результатами [19], согласно которым в парамагнитной области существуют неоднородности в виде ферромагнитно-коррелированных областей

каплевидной формы,

следствием чего является анизотропия эффекта КМС с максимумом вблизи Тс, заключающаяся в том, что проводимость в продольном магнитном поле больше проводимости в поперечном поле и хорошо

иллюстрируется рисунком 18.

В последнем, третьем, параграфе данной главы приводятся и обсуждаются экспериментальные данные по магнитотранспортным свойствам монокристаллов Ьаь^МпОз. Путем

измерения удельной

теплоемкости монокристаллов определены критические температуры, связанные с переходом образцов в ферромагнитное (Тс),

антиферромагнитное (Тн) состояния, а также со структурными переходами (Та)

и переходом

упорядоченное

состояние,

согласуются

магнитных и

исследований.

Анализ

зарядово-(Тсо) которые данными нейтронных

данных

по

к(Т,Н), т|(Т,Н), приведенных на рис.19 и 20 однозначно указывают на то, что в качестве основного механизма рассеяния фононов выступают ян-теллеровские искажения кристаллической решетки, которые частично или полностью снимаются при переходе в ФМ-фазу. Учет доля которой незначительна и растет с понижением температуры ниже Тс, картину существенно не меняет. Для объяснения минимумов на зависимостях к(Т,Н), (Т,Н) вблизи Тс (составы х=0.175; 0.20) привлекается флуктуационный механизм, согласно которому в области магнитного фазового перехода флуктуации магнитного параметра порядка приводят к флуктуациям

в

с

структурного порядка (постоянной решетки), являющимся причиной эффективного рассеяния фононов. При приложении внешнего магнитного поля флуктуации частично подавляются, а канал рассеяния фононов сужается, что приводит к росту вблизи. Вдали от намагниченность быстро насыщается, флуктуации исчезают, и поле не изменяет магнитного состояния образца и поэтому к не зависит от Н.

Результаты измерения теплопроводности монокристалла ЬаМпОз свидетельствуют о значительном вкладе магнонов в теплопроводность вблизи и ниже.

Основные результаты и выводы

1. Исследована теплопроводность монокристаллов Мо и W различного совершенства в широкой области температур (2-120К) и магнитных полей (до 28кЭ). Теплопроводность самого чистого из измеренных образцов W в максимуме достигает ~1050 Вт/см.К. Это самое высокое измеренное значение теплопроводности твердых тел вообще. Огромное (~105 раз) уменьшение теплопроводности W в магнитном поле в области гелиевых температур может найти практическое применение в криогенной технике в качестве "теплового ключа".

2. Выделен вклад от межэлектронных столкновений в электро- и теплосопротивление чистых монокристаллов Мо и W, и оценено число Лоренца для такого взаимодействия, которое согласуется с теоретическими расчетами.

3. Установлено, что в чистых и совершенных монокристаллах W и Мо в области доминирования неупругого электрон-фононного механизма рассеяния (Т=20-50К) теплосопротивление меняется не как Т2, как это следует из теории Блоха-Вильсона, а более сильно (~Т3 4 для W и ~Т3 для Мо). В качестве причин такого поведения теплосопротивления рассматриваются механизм взаимного электрон-фононного увлечения и процессы переброса.

4. Показано, что в "размерных" образцах вольфрама в области низких температур малоугловое электрон-фононное взаимодействие вносит дополнительный, зависящий от температуры, вклад в р (отклонение от правила Маттиссена) и приводит к изменению числа Лоренца.

5. Предложен и апробирован экспериментальный метод оценки удельного электросопротивления массивных образцов W без порчи образца.

6. Методом подавления электронной теплопроводности сильным магнитным полем выделена решеточная состовляющая теплопроводности W и Мо. Показано, что в области Т=2-10 К , что соответствует рассеянию фононов на электронах. В области Т= 10-20 К обнаружено явное отклонение от такой зависимости в сторону ее усиления, что трактуется как проявление эффекта взаимного электрон-фононного увлечения и не противоречит существующим теоретическим представлениям.

7. Исследования кинетических эффектов, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми позволили:

• оценить величину и определить температурную зависимость эффективной длины свободного пробега электронов для электрических (/¿-Т5) и тепловых

процессов.

• установить закономерности для соотношения Видемана-Франца в сильном поле (LH) и без поля (L0) при неупругом рассеянии электронов: LHL°=^o и

L" = const.

8. Впервые путем исследования явления Нернста и магнитосопротивления монокристаллов W и Мо в сильных магнитных полях при низких температурах экспериментально обнаружен и количественно оценен эффект электрон-фононного увлечения в этих металлах. Результаты исследования магнитотермоэдс подтверждают данный вывод.

9. Впервые путем исследования теплопроводности тонких монокристаллических пластин вольфрама экспериментально установлено, что при низких температурах в высокочистых компенсированных металлах с замкнутыми поверхностями Ферми в сильных магнитных полях наблюдается тепловой аналог статического скин-эффекта - вытеснение теплового потока в приповерхностный слой, в котором электроны проводимости диффузно или зеркально рассеиваются на поверхности кристалла, параллельной полю.

10.На основе исследования соотношения Видемана-Франца в условиях чисто граничного рассеяния в сильном магнитном поле получено первое экспериментальное подтверждение упругости столкновений электронов проводимости с поверхностью кристалла вольфрама.

11.Проведены исследования температурной и магнитополевой зависимостей теплопроводности, термоэдс и электросопротивления керамических образцов ВТСП-системы Y-Ba-Cu-О и Bi-Sr-Ca-Cu-O, а также монокристалла YBa2Cu307-5, результаты которых сводятся к следующему:

• особенности в поведении теплопроводности исследованных образцов (резкий рост при понижении температуры ниже Тс и колоколообразный максимум при T-TJ2) находят объяснение в рамках фононного сценария, согласно которому рост теплопроводности ниже Тс обусловлен ослаблением рассеяния фононов на нормальных электронах, концентрация которых экспоненциально убывает с понижением температуры. Этот вывод согласуется с теорией теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников;

•обнаружено уменьшение теплопроводности керамических образцов

в магнитном поле, обусловленное усилением рассеяния фононов на нормальных электронных возбуждениях, образуемых в результате разрыва куперовских пар в магнитном поле, а зависимость к(Н) соответствует представлениям о полевой зависимости концентрации абрикосовских вихрей;

• впервые измерена теплопроводность одного и того же монокристалла УБа2Си3 07-5 как в плоскости аЬ, так и в направлении оси с. Показано, что поведение соответствует модели эффективного рассеяния фононов на дефектных плоскостях. Исследование анизотропии влияния магнитного поля на подтверждает вывод о квазидвумерном характере сверхпроводимости в УБа2Си307.5;

• показано, что легирование керамики УБа2Си307-5 серебром в определенном диапазоне концентраций А приводит к улучшению функциональных свойств керамики (рост критического тока в 4 раза, увеличение теплопроводности в 3 раза), при этом Тс и ДТС изменяются незначительно, а замещение меди серебром ухудшает сверхпроводящие свойства керамики;

• предложен и апробирован метод оценки доли ориентированных гранул в сверхпроводящей керамике, основанный на измерении теплопроводности.

12. Из анализа данных по исследованию магнитотранспортных свойств и теплоемкости манганитов 8тц8гхМп03 можно сделать следующие выводы:

• установлено, что теплопроводность керамических образцов 8т1.х8гхМп03 имеет преимущественно фононный характер, аномальный для

кристаллических твердых тел температурный ход выше Тс, а при

переходе в ферромагнитную упорядоченную фазу резко возрастает вследствие ослабления рассеяния фононов на искажениях Яна-Теллера, которые спонтанно уменьшаются при переходе в ферромагнитное состояние;

• впервые показано, что под действием магнитного поля при Т>Т фононная составляющая теплопроводности растет, что не характерно для кристаллических твердых тел. Это связано с тем, что под влиянием магнитного поля происходит восстановление разрушенного температурой магнитного и связанного с ним структурного порядка, приводящего к росту длины свободного пробега фононов. При этом рост ферромагнитной фазы происходит как за счет увеличения размеров ферромагнитных капель, так и за счет разрушения зарядово-упорядоченных кластеров, о чем свидетельствует пороговый характер изменения к (Н), р(Н), СР(Н);

• установлена связь между изменениями электросопротивления (Др/ро) и термоэдс (Л8/8о) в магнитном поле, масштаб которых примерно совпадает, что позволяет говорить, наряду с эффектом КМС, об эффекте "колоссальной магнитотермоэдс" в манганитах;

• обнаружена анизотропия эффекта КМС, являющаяся следствием существования в парамагнитной фазе ферромагнитных корреляций каплевидной формы.

13.Результаты исследования теплопроводности, электросопротивления, теплоемкости и термодиффузии монокристаллов Ьац8гхМп03 (х=0-Л0.25) можно просуммировать следующим образом:

• определены критические температуры, соответствующие магнитным (ТС.ТЫ) И структурным (Ts) фазовым переходам, а также зарядовому упорядочению (Тсо), которые коррелируют с данными магнитных и нейтронных исследований;

• показано, что теплопроводность исследованных образцов носит преимущественно фононный характер, слабо зависит от Т выше Тс, а при переходе в магнитоупорядоченную фазу значительно возрастает вследствие снятия ян-теллеровских искажений;

• на зависимостях к(Т) и д(Т) монокристаллов (х=0.175 и 0.20) при Т»Тс обнаружены минимумы, объясняющиеся возникновением дополнительного канала релаксации фононов на флуктуациях магнитного параметра порядка, с которыми связаны флуктуации структурного порядка. При приложении внешнего магнитного поля аномалии при Тс исчезают, канал рассеяния фононов сужается, что ведет к значительному росту вблизи Тс;

• на зависимости к(Т) антиферромагнитного кристалла ЬаМи03 обнаружены аномалии, свидетельствующие о магнитном вкладе в теплопроводность ниже

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

T

L N'

1. Батдалов А.Б.. Тамарченко В.И., Шалыт С.С. Влияние примесей на электропроводность вольфрама при низких температурах. // ФТТ, 1974,16, в.11, С.3270-3274.

2. Батдалов А.Б., Тамарченко В.И., Шалыт С.С. Проявление гидродинамического эффекта в теплопроводности вольфрама. // Письма в ЖЭТФ, 1974,20, Х6, С.382-385.

3. Батдалов А.Б., Тамарченко В.И., Шалыт С.С. Учет размерного эффекта в электросопротивлении вольфрама. //ФММ, 1975,40, в.З, С.650-652.

4. Батдалов А.Б., Катрич Н.П., Редько НА., Тамарченко В, И., Шалыт С.С. Кинетические явления в вольфраме при низких температурах. //ФТТ, 1976,19, в.З, С.672-681.

5. Батдалов А.Б., Редько НА. Решеточная и электронная теплопроводность чистого вольфрама при низких температурах. // ФТТ, 1980,22, в.4, С. 1141-1146.

6. Батдалов А.Б., Амирханова Д.Х. Электро- и магнитосопротивление монокристаллов вольфрама при низких температурах. // Известия СКНЦ (естественные науки), 1982, 39, М2, с.62-64.

7. Батдалов А.Б., Амирханова Д.Х., Плющева СВ. Тепловые и электрические свойства монокристаллов молибдена при низких температурах. // ФТТ, 1984,26, №2, С.446-452.

8. Батдалов АБ. Влияние характера взаимодействия электронов с поверхностью образца на магнитосопротивление вольфрама. //ФММ, 1988,66, №5, С.1023-1025.

9. Баширов Р.И„ Батдалов А.Б., Матвеева Н.Ю., Чакальский Б.К. Кинетические явления в металлокерамике УВагСизО в области сверхпроводящего перехода. // В сб."Актуальные вопросы физики и химии редкоземельных полупроводников". Махачкала, 1988, С. 139148.

10. Баширов Р.И., Батдалов АБ., Бутгаев Б,Р., Матвеева Н.Ю., Чакальский Б.К., Остремский МР. Высокотемпературная сверхпроводимость в системе Y-Ba-Cu-O. // В сб."Актуальные вопросы физики и химии редкоземельных полупроводников". Махачкала, 1988, С. 149-153.

11. Баширов Р.И., Батдалов А.Б., Матвеева Н.Ю., Мусаев A.M., Селезнев В.В., Чакальский Б.К. Магнитные и электрические свойства сверхпроводящей системы

УВагСизО?л в диапозоне Т=62.5К-300К. // В сб."Актуальные вопросы физики и химии редкоземельных полупроводников". Махачкала, 1988, С.154-158.

12. Камилов И.К., Алиев Х.К., Баширов Р.И., Батдалов А.Б., Елизаров В.А., Омаров A.M., Чакальский Б.К., Чалабов Р.И., Черкашин В, И. Особенности магнитных и кинетических свойств металлокерамики системы Bi-Sr-Ca-Cu-О в области фазового перехода. // В сб. "Электронная плотность, химическая связь, физико-химические свойства твердых тел". Москва, 1990, С.255-257.

13. Батдалов А.Б., Чакальский М.С., Буттаев М.С. ВТСП на основе иттрия и висмута: получение и некоторые физические свойства. // В сб. II Всесоюзный семинар "Магнитные фазовые переходы и критические явления". Махачкала, 1989, С. 165-166.

14. Камилов И.К., Батдалов А.Б., Чакальский Б.К. Экспериментальное исследование нового механизма теплопередачи в УВагСизОу-у. // В сб. II Всесоюзный семинар "Магнитные фазовые переходы и критические явления". Махачкала, 1989, С.181-183.

15. Батдалов А.Б., Чакальский Б.К., Буттаев М.С., Омаров А.О. Высокотемпературная сверхпроводимость в металлооксидных соединениях системы (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O. // В сб. "Транспортные и магнитные явления в полупроводниках и полуметаллах. Махачкала, 1989, С. 168-176.

16. Батдалов А.Б., Амирханова Д.Х. Теплопроводность твердых тел в магнитном поле. Монография, Махачкала, Издательство ДагФАН СССР, 1989, 273 с.

17. Камилов И.К., Батдалов А,Б., Буттаев М.С., Чакальский Б.К. Теплопроводность ВТСП-керамики на основе иттрия и висмута. // СФХТ, 1991,4, №10, С.1899-1905.

18. Батдалов А.Б., Черепанов А.Н., Старцев В.Е., Марченков В.В. Тепловой аналог статического скин-эффекта в компенсированных металлах в сильных магнитных полях. // ФММ, 1993,75, №6, С.85-87.

19. Камилов И.К., Батдалов А.Б., Омаров А.М., Чакальский Б.К. Текстура и транспортные свойства иттриевой высокотемпературной сверхпроводящей керамики. // СФХТ, 1994, 7, №4, С.658-665.

20. Камилов И.К., Батдалов А.Б., Абдулвагидов Ш.Б., Буттаев М.С. Анизотропия теплопроводности монокристалла УВагСизО;л в интервале температур 4-300 К. // СФХТ, 1995, 8, №4, С.665-671.

21. Kamilov I.K., Abdulvagidov Sh.B., Shakhshaev G.M., Aliev Kh.K., and Batdalov A.B.. Thermal Properties of the High Temperature Superconductors. // International Journal of Thermophysics, 1995,16, №3,P.821-829.

22. Камилов И.К., Батдалов А.Б., Абдулвагидов Ш. Б. Особенности в поведении теплопроводности, термодиффузии и теплоемкости ВТСП вблизи Тс. // ФНТ, 1996, 22,

23. Kamilov I.K., Abdulvagidov Sh.B. and Batdalov A.B. Anomalous Behaviour Of Thermal Properties Of High-T, Superconductors Near Tc, // Proceeding of 14th European conference on thermophysical properties.- Lyon, Conference Book, September (1996) P3-25, P.339-340.

24. Abdulvagidov S.B., Kamilov I.K. and Batdalov A.B. Fluctuations Effects On Thermal Properties Of High-Tc, Superconductors Near Tc, // "High pressure-High Temperature" 1998, 30, P. 171177.

25. Kamilov I.K., Aliev A.M., Ataev B.M., Batdalov A.B., Gajiev G.M., Mamedov V.V. Heat capacity and kinetic properties of manganite. Magnetic And Superconducting Materials (In 2 Volumes). Proceedings of the First Regional Conference on Magnetic and Superconducting Materials. World Scientific, Singapure, 2000, P.961-966.

26. Батдалов А. Б., Абдулвагидов Ш.Б., Алиев А.М. Магнитотермоэдс и соотношение Видемана-Франца для монокристаллов вольфрама в условиях статического скин-эффекта. // ФТТ, 2000,42, вып.8, С.1345-1349.

С.675-678.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

*ИБЛИОТ6КА

СЯетервууг

27. Алиев A.M., Абдулвагидов Ш.Б., Баталов А.Б., Камилов И.К., Горбенко О.Ю., Амеличев ВА. Теплоемкость и электросопротивление Smo ssSro 45МПО3 в полях до 26 кЭ. // Письма в ЖЭТФ, 2000,72, вып. 9, С.668-672.

28. Алиев А.М., Батдалов А. Б., Абдулвагидов Ш.Б. Камилов И.К. Некоторые особенности тепловых свойств монокристаллов Lai.xSrxMnCb. // Материалы XXXII совещания по физике низких температур. Казань, 3-6 октября 2000 г.С. 148-149.

29. Алиев А.М., Батдалов А.Б., Абдулвагидов Ш.Б., Горбенко О.Ю. Аномалии в поведении теплоемкости и электросопротивления в манганите Smo ssSro 45М1Ю3 при фазовых переходах. // Материалы международной конференции "Фазовые переходы и нелинейные явления в конденсированных средах". Махачкала, 2000, В2-3, С. 127- 128.

30. Aliev A.M., Abdulvagidov Sh.B., Batdalov A.B., Kamilov I.K., Gorbenko O.Yu., Amelichev V.A.. Peculiarities of specific heat, thermal conductivity and electrical resistivity of Smi. хБгхМп0з in phase transition regions. // Euro-Asian Symposium 'Trends in magnetism" EASTMAG-2001. P.320.

31. Kamilov I.K., Aliev A.M., Ataev B.M., Batdalov A.B., Gadjiev G.M., Mamedov V.V. Magnetotransport and thermodynamic properties of Lai.xSrxMnO3 perovsites prepared by citrate pyrolysis technique. Euro-Asian Symposium 'Trends in magnetism" EASTMAG-2001. P.I 15.

32. Алиев А.М., Абдулвагидов Ш.Б., Батдалов А.Б., Камилов К.И. Анизотропия термодиффузии и теплопроводности ЬаМпОз в магнитном поле в области TN // Сборник трудов XVIII международной школы-семинара "Новые магнитные материалы микроэлектроники", 24-28 июня 2002 г., Москва, С. 540 - 542.

33. Алиев А.М., Абдулвагидов Ш.Б., Батдалов А.Б., Мусаев O.K. Взаимосвязь транспортных, магнитных и структурных свойств манганита Smi.xSrxMnO3 // Сборник трудов XVIII международной школы-семинара "Новые магнитные материалы микроэлектроники", 2428 июня 2002 г., Москва, С.634 - 636.

34. Абдулвагидов Ш.Б., Алиев А.М., Батдалов А.Б., Камилов И.К. Флуктуационные эффекты в теплоемкости манганита SmojsSMnCb // Сборник трудов международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала, 11-14 сентября 2002, ПЗ-3, С.41-44.

35. Алиев А.М., Абдулвагидов Ш.Б., Батдалов А.Б., Камилов К.И., Влияние магнитного поля на теплопроводность и теплоемкость монокристаллов Lai.xSrxMnC»3 // Сборник трудов международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала, 11-14 сентября 2002, ВЗ-3, С.352-355.

36. Aliev A.M., Abdulvagidov Sh.B., Batdalov A.B., Musaev O.K., Gorbenko O.Yu.. Anomalous behaviour of the specific heat and kinetic coefficients in Smi.xSrxMnO3 manganites near Tc // Moscow International Symposium on Magnetism dedicated to the 250 anniversary of Moscow State University June 20-24,2002, Book ofAbstracts 22Ю5-10, P. 153-154.

37. Алиев А.М., Абдулвагидов Ш.Б., Батдалов А.Б, Камилов И.К., Горбенко О.Ю., Амеличев ВА, Кауль А.Р., Курбаков А.И., Трунов В.А. Влияние магнитного поля на тепловые и кинетические свойства манганита Smo55Sr045Mn03. // ФТТ, 2003,45, вып. 1, С.124-130.

38. Абдулвагидов Ш.Б., Камилов И.К., Алиев А.М., Батдалов А.Б.. Теплоемкость и электросопротивление манганита Smo5jSro45Mn03 вблизи Тс в полях до 26 кЭ: флуктуационные эффекты и сценарий развития КМС. // ЖЭТФ, 2003,123, №4, С. 857-866.

39. Абдулвагидов Ш.Б., Алиев А.М., Батдалов А.Б., Камилов И.К.Флуктуационный механизм КМС в манганите Smo sro 45МПО3. // Международный симпозиум «Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах», Сборник трудов, г.Сочи, Россия, 2-5 сентября 2003 г., С.21-24.

40. Батдалов А.Б., Алиев А.М., Абдулвагидов Ш.Б., Гамзатов А.Г., Горбенко О.Ю. Магнитотранспортные свойства манганита Smi.xSrxMnQ3 // Международный симпозиум «Порядок, беспорядок и свойства оксидов». Сборник трудов, г.Сочи, Россия, 8-11 сентября 2003 г., С.29-32.

41. Батдалов А.Б. Определение «тепловой» длины свободного пробега электронов в компенсированных металлах // Сборник трудов международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала, 11-14 сентября 2004, В3-3, С.352-355.

42. Abdulvagidov Sh.B., Aliev A.M., Batdalov A.B. and Kamilov I.K. Competition fluctuations and hysteresis in manganites in magnetic fields near Tc. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004,272-276P3, P.1738 - 1739.

43. Aliev A.M., Abdulvagidov Sh.B., Batdalov A.B., Kamilov I.K., Gorbenko O.Yu., Amelichev V.A., Kaul AR.Thermal conductivity of Smi.xSrxMn(manganites in magnetic fields up to 26 kOe. //Journal ofMagnetism and Magnetic Materials, 2004,272-276P3, P. 1742- 1744.

Цитированная литература

1. Е.Г. Максимов. // УФН, 2000,170, No. 10, С. 133-161.

2. A.J. Millis, P.B. Littlewood and B.I. Shraimen. // Phys. Rev. Lett., 1995,74, P. 5144-5147.

3. Л.Э. Гуревич, И.Я Коренблит. // ФТТ, 1967,9.в.4, С. 1195-1202.

4. В.Н. Флеров.// ФТТ, 1974,16, С. 55-62.

5. В.Н. Флеров. // ФТТ, 1975,17, С. 2609-2613.

6. М.Я. Азбель, // ЖЭТФ, 1962,42, С. 1632-1635.

7. J.R. Long.// Phys. Rev. В., 1971,3, P. 1197-1205.

8. Л.Э. Гуревич, Г.М. Недлин.// ЖЭТФ, 1959,37, С. 765-775.

9. J.L. Olsen.//Nelv. Phys. Acta., 1958,31, P. 713-726.

10. В.Г. Песчанский, ЯМ. Азбель. //ЖЭТФ, 1968,55, С. 1980-1996.

11. А.Ф. Андреев. //УФН, 1971,105, С. 113-124

12. L. Tewordt and Th. WOlkhausen. // Solid State Communications, 1989, 70, No. 8, P. 839-844.

13. L.Tewordt and Th. Wolkhausen.// Solid State Communications, 1990,75, No. 6, P. 515-519.

14. В.В.Флорентьев, АВ.Инюшкин, АНТалденков. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990,3, № 10, С. 2303-2315.

15. S.Castellazzi, M.R. Cimberle, С. Ferdeghini et. al. // Physica С. 1997,273,С.314-322.

16. Ш.Б. Абдулвагидов, И.К. Камилов, Г.М. Шахшаев. // ПТЭ, 1996, №5, С. 134-140.

17. J.M.De Teresa, M.R.Ibarra, PAlgarabel, et. al. // Physical Review B, 2002, 65, P.100403-1-100403-4

18. A.V. Lazuta, V.A Ryzhov, A.I. Kurbakov et. al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2003,258-259, P.315-318.

19. НАБабушкина, ЕАЧистотина, К.И.Кугель и др. //ФТТ,2003,45,в.З,С 480-484.

Отпечатано на принтере Института физики ДагНЦ РАН 3.11.2004г. Тираж ПО экз.

#22203

РНБ Русский фонд

2005-4 20343

Введение •

Глава I. МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

1.1 Электронная и фононная составляющие теплопроводности, методы разделения 1.2. Измеряемые коэффициенты и особенности эксперимента

Глава II. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА

2.1. Теплопроводность монокристаллов вольфрама (Н=0)

2.2. Влияние магнитного поля на теплопроводность вольфрама.

2.3. Теплопроводность монокристаллов молибдена „„

Глава III. ЭФФЕКТЫ ЭЛЕКТРОН-ФОНОННОГО УВЛЕЧЕНИЯ В КОМПЕНСИРОВАННЫХ МЕТАЛЛАХ

3.1. Явление Нернста и эффект электрон-фононного увлечения в вольфраме и молибдене ^ ^ ^

3.2. Проявление эффекта увлечения в магнитотермоэдс и теплопроводности

Глава IV. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВОЛЬФРАМА В УСЛОВИЯХ РАЗМЕРНОГО ЭФФЕКТА

4.1. Размерные эффекты в тепло- и электросопротивлении вольфрама (Н=0)

4.2. Тепловой аналог статического скин-эффекта в монокристаллах вольфрама

4.3. Магнитотермоэдс и соотношение Видемана-Франца в монокристаллах вольфрама в условиях статического скин-эффекта ш

Глава V. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ: ТЕМПЕРАТУРНАЯ И МАГНИТОПОЛЕВАЯ ЗАВИСИМОСТИ 5.1. Основные понятия и общие теоретические представления

5.2. Теплопроводность керамических образцов системы У-Ва-Си-О и В^г-Са-Си-О: температурная и магнитополевая ^о зависимости

5.2.1. Иттриевая ВТСП-керамика

5.2.2. Висмутовая ВТСП-керамика

5.2.3. Влияния магнитного поля на теплопроводность керамики УВа2Сиз07.

5.3. Анизотропия влияния магнитного поля на теплопроводность монокристалла УВа2Сиз

5.4. Влияние содержания серебра (легирование и замещение) на теплофизические свойства УВа2Си307.

5.5. Текстура и транспортные свойства иттриевой ВТСП -керамики

Глава VI. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТЕПЛО- И ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС В ЛЕГИРОВАННЫХ МАНГАНИТ АХ 8т1.х8гхМп03 И Ьа,.х8гхМп

6.1. Легированные манганиты как объект исследования

6.2. Теплопроводность, электросопротивление и термоэдс 8т].х8гхМпОз: температурная, магнитополевая и 238 концентрационная зависимости

6.3. Магнитотранспортные свойства монкристаллов

Ьа1х8гхМпОз

Актуальность темы. Исследования теплопроводности твердых тел изначально имели практическую направленность, так как без учета коэффициента теплопроводности используемых материалов нельзя рассчитать и изготовить ни одно техническое устройство. В то же время измерение теплопроводности является проверенным, а иногда и единственным способом установления доминирующих механизмов рассеяния электронов и фононов в твердых телах, что придает таким исследованиям фундаментальный характер.

Интерес к теплопроводности металлов значительно возрос после того, как появились монокристаллы ранее недоступного качества и стало возможным экспериментально исследовать «собственные», не завуалированные примесями, свойства твердых тел, такие, как эффект электрон-фононного увлечения в компенсированных металлах, который ранее был предсказан теоретически, но экспериментального подтверждения не имел. Это фундаментальное свойство электрон-фононной системы, имеющее принципиальное физическое значение.

Исследования размерных эффектов и влияния на них магнитного поля позволяют глубже понять поведение носителей тока в металлах, определить такой важный параметр электронного энергетического спектра, как длина свободного пробега электронов, выяснить характерные закономерности рассеяния носителей тока на поверхности образца. Вместе с тем вопросы, связанные с влиянием магнитного поля на теплопроводность, термоэдс компенсированных металлов в условиях развитого размерного эффекта ни теоретически, ни экспериментально не рассматривались. Представляет определенный научный интерес и поведение некоторых кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в металлооксидных соединениях возродил, казалось бы, угасающий интерес к физике сверхпроводимости. Несмотря на все усилия исследователей — и теоретиков, и экспериментаторов - и обилие теоретических моделей, установить физическую природу этого уникального явления до сих пор не Ф удалось. В связи с этим представляют интерес теоретические изыскания, согласно которым имеются достаточно аргументированные доводы в пользу того, что нет принципиальных ограничений на уровне законов природы против того, что сильное электрон-фононное взаимодействие может обеспечить существование сверхпроводимости при Т«100К, а экспериментальное исследование теплопроводности в зависимости от ♦ температуры и магнитного поля является проверенным способом выявления характерных особенностей электрон — фононного взаимодействия в твердых телах. Кроме того, сверхпроводимость маскирует свойства нормального состояния на существенной части фазовой диаграммы, поэтому исследовать свойства нормальной фазы ниже Тс путем измерения таких параметров, как электропроводность, коэффициент Холла, термоэдс не представляется ^ возможным. В этом смысле теплопроводность имеет несомненное преимущество, так как ее можно измерить как в нормальном, так и в сверхпроводящем состояниях.

Исследование легированных манганитов со структурой перовскита с эффектом отрицательного колоссального магнитосопротивления (KMC) представляет интерес не только возможностью их практического применения, но и интересной физикой, заключенной в этих сложных соединениях, являющихся превосходным модельным объектом для изучения физики сильно коррелированных систем.

Как и в случае с ВТСП, пока не существует общепринятой теоретической модели, которая могла бы объяснить все многообразие свойств соединений с эффектом KMC. В основе физического объяснения KMC лежит механизм двойного обмена, который дает качественную картину возникновения ферромагнетизма, металлической проводимости и KMC в перовскитах. Однако исследования последних лет показывают, что для объяснения эффекта KMC и иных свойств манганитов необходимо привлечь, 5 кроме механизма двойного обмена, и взаимодействие электронов с искажениями кристаллической решетки, вызванными эффектом Яна-Теллера, а результаты исследования теплопроводности могут пролить свет на некоторые особенности такого взаимодействия и способствовать пониманию причины возникновения KMC в перовскитах.

Принято считать, что магнитное поле изменяет только электронную компоненту теплопроводности и не влияет на фононную часть, что не совсем верно, так как в некоторых материалах фононная компонента крь так же зависит от магнитного поля либо опосредованно (сверхпроводники), либо прямо (манганиты). Магнитное поле действует на Kph сверхпроводников через изменение концентрации нормальных электронов, с которыми взаимодействуют фононы, а в манганитах под влиянием магнитного поля происходят магнитоструктурные фазовые переходы, приводящие к прямой зависимости Kph от Н. Таким образом, в этих материалах магнитное поле выступает в качестве регулятора канала релаксации фононов, а следовательно, и самой^еличины крь, и это явление представляет серьезный научный и практический интерес.

Исследование теплопроводности компенсированных металлов (вольфрам, молибден), высокотемпературных сверхпроводников (системы Y-Ва-Cu-O и Bi-Sr-Ca-Cu-O), легированных манганитов (Smi.xSrxMn03 и Lai. xSrxMn03) в зависимости от температуры (2-350К) и магнитного поля (до ЗОкЭ) и выявление характерных особенностей в ее поведении является стержневой темой настоящей работы. В то же время в работе одновременно измеряются и анализируются некоторые коэффициенты, либо непосредственно связанные с теплопроводностью (электропроводность, магнитосопротивление, теплоемкость, термодиффузия), либо способствующие расширению наших представлений об электрон-фононном взаимодействии в исследуемых материалах (эффект Нернста, термоэдс).

Несмотря на широкий спектр исследованных материалов (компенсированные металлы, высокотемпературные сверхпроводники, манганиты), в работе выдержана общая идеологическая линия -исследование механизмов рассеяния электронов и фононов в различных состояниях и изменение их характера под воздействием магнитного поля.

Фундаментальный характер вышеперечисленных проблем, в рамках которых выполняется диссертационная работа, определяет ее актуальность как с научной так и с практической точки зрения.

Цели и задачи исследований. При выполнении диссертационной работы ставились следующие основные цели:

1. Комплексное исследование тепловых и электрических свойств монокристаллов Мо и W различного качества в широкой области температур, магнитных полей и концентрации примесей и выявление характерных особенностей в поведении исследуемых коэффициентов, связанных с эффектом электрон-фононного увлечения и рассеянием электронов на поверхности кристалла.

2. Изучение механизмов теплопередачи в высокотемпературных сверхпроводниках на основе Y и Bi в нормальном, смешанном и сверхпроводящем состояниях и поиск путей улучшения функциональных свойств ВТСП -керамики.

3. Установление доминирующих механизмов рассеяния электронов и фононов в первокситных манганитах SmixSrxMn03 и La!.xSrxMn03 с эффектом KMC в различных магнитных состояниях и причины их изменения под действием внешнего магнитного поля.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разделить фононную и электронную составляющие теплопроводности монокристаллов Мо и W и установить доминирующие механизмы рассеяния электронов и фононов.

2. Надежно выявить и количественно оценить эффект электрон-фононного увлечения в Мо и W.

3. Исследовать анизотропию теплопроводности тонких монокристаллических пластин вольфрама в сильном магнитном поле, связанную с формой образца.

4. Изучить закономерности в поведении некоторых кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

5. Измерить теплопроводность ВТСП на основе иттрия и висмута, установить характерные особенности, связанные с переходом образцов в сверхпроводящее состояние и выяснить причины наблюдаемых аномалий. Исследовать влияние магнитного поля на теплопроводность и сравнивать экспериментальные результаты с существующими теориями.

6. Исследовать температурную, магнитополевую и концентрационную зависимости теплопроводности, термоэдс, электросопротивления и термодиффузии легированных манганитов SmixSrxMn03 и Lai xSrxMn03 с эффектом KMC. Установить связь между величиной теплопроводности, искажениями Яна-Теллера и магнитным состоянием манганитов.

Научная новизна работы сформулирована в виде ряда положений, которые выносятся на защиту:

1. Впервые приводятся полные данные о теплопроводности монокристаллов Мо и W в широкой области температур (Т=2-120К) и концентраций примесей, требующие обобщения теории теплопроводности Блоха-Вильсона. Разделены электронная и фононная составляющие теплопроводности, установлены доминирующие механизмы рассеяния.

2. Впервые путем исследования явления Нернста и магнитосопротивления монокристаллов W и Мо в сильных поперечных магнитных полях при низких температурах экспериментально выявлен и количественно оценен эффект электрон-фононного увлечения в этих металлах. Результаты исследования магнитотермоэдс подтверждают этот вывод.

3. Впервые путем исследования теплопроводности тонких монокристаллических пластин вольфрама экспериментально установлено, что при низких температурах в высокочистых компенсированных металлах с замкнутыми поверхностями Ферми в сильных магнитных полях наблюдается тепловой аналог статического скин-эффекта - вытеснение теплового потока в приповерхностный слой, в котором электроны проводимости диффузно или зеркально рассеиваются на поверхности кристалла, параллельной магнитному полю.

4. Установлены закономерности в поведении некоторых кинетических коэффициентов вольфрама при низких температурах, специфичных для компенсированных металлов с закрытой поверхностью Ферми.

5. Показано, что особенности в поведении теплопроводности ВТСП на основе иттрия и висмута (резкий рост при Т~ТС и колоколообразный максимум при Т~Тс/2) находят объяснение в рамках фононного сценария, согласно которому рост теплопроводности ниже Тс обусловлен ослаблением рассеяния фононов на нормальных электронах, концентрация которых экспоненциально убывает с понижением температуры. Этот вывод согласуется с теорией теплопроводности высокотемпературных сверхпроводников.

6. Впервые измерена теплопроводность одного и того же монокристалла УВа2Си307.5 как в плоскости аЪ, так и в направлении оси с и получены достоверные данные об анизотропии теплопроводности. Показано, что поведение теплопроводности вдоль оси с соответствует модели эффективного рассеяния фононов на дефектных плоскостях, а анизотропия влияния магнитного поля на теплопроводность в плоскости аЪ подтверждает вывод о квазидвумерном характере сверхпроводимости в УВагСизОу.д.

7. Показано, что легирование керамики УВа2Си307.5 серебром в определенном диапазоне концентраций приводит к улучшению функциональных свойств керамики (рост критического тока в 4 раза, увеличение теплопроводности в 3 раза ), при этом Тс и ДТС изменяются незначительно.

8. Впервые приводятся полные данные о теплопроводности керамических образцов SmixSrxMnC>3. Показано, что теплопроводность имеет преимущественно фононный характер, аномальный для йк кристаллических твердых тел температурный ход (— >0) выше Тс, а dT при переходе в ферромагнитную упорядоченную фазу резко возрастает вследствие ослабления рассеяния фононов на искажениях Яна-Теллера, которые спонтанно уменьшаются при переходе в ферромагнитное состояние.

9. Впервые показано, что под действием магнитного поля при Т>ТС фононная составляющая теплопроводности Smo.55Sro.45Mn03 растет, что не характерно для кристаллических твердых тел. Это связано с тем, что под влиянием магнитного поля происходит восстановление разрушенного температурой магнитного, а, следовательно, связанного с ним структурного порядка, характеризуемого снятием ян-теллеровских искажений, на которых рассеиваются фононы.

10.Установлено, что в окрестности температуры фазового перехода парамагнетик-ферромагнетик теплопроводность монокристаллов Lai. xSrxMn03 (х=0.175 и 0.20) резко падает, что объясняется возникновением дополнительного канала релаксации фононов на флуктуациях магнитного параметра порядка, а при переходе в ферромагнитную фазу растет, что связывается с ослаблением рассеяния фононов на искажениях Яна-Теллера.

Практическая значимость. В связи с тем, что монокристаллы Мо и W обладают некоторыми уникальными свойствами, делающими перспективным их применение в качестве материалов для электронной и космической техники, магнитогидродинамических генераторов и т.д., изучение физических процессов, протекающих в этих металлах, представляет определенный практический интерес. Резкое («105 раз) уменьшение теплопроводности в поперечном магнитном поле («20 кЭ) при гелиевых температурах делает возможным применение совершенных монокристаллов Мо и W в качестве «теплового ключа» в криогенной технике.

И манганиты с эффектом KMC, и высокотемпературные сверхпроводники имеют ясную коммерческую перспективу как функциональные материалы для криотехники и криоэлектроники (ВТСП), для информационных технологий (манганиты) и поэтому установление механизмов теплопередачи и влияния на них внешних факторов представляют несомненную практическую ценность. Кроме того, проведенные исследования могут сыграть важную роль при развитии теоретических представлений об особенностях физических процессов, происходящих в сверхчистых материалах и сильно коррелированных системах.

Публикации и апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: 17 (Донецк, 1972г.), 18 (Киев, 1974г.), 21 (Харьков, 1980г.), 29 (Казань, 1992г.), 32 (Казань, 2000г.) Всесоюзном и Всероссийском совещаниях по физике низких температур; 21 Международном совещании стран СЭВ по физике и технике низких температур (Варна, Болгария, 1983г.); конференции молодых ученых Дагестана (Махачкала, 1978г.); XII Всесоюзном совещании «Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов» (Суздаль, 1987г.); научной сессии ДагФАН СССР (Махачкала, 1988г.1989г.); 12 Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989г.); II всесоюзном семинаре «Магнитные фазовые переходы и критические явления» (Махачкала, 1989г.); 3,4,5 Всесоюзном симпозиуме «Неоднородные электронные состояния» (Новосибирск, 1989, 1991, 1995г.г.); 9

Теплофизической конференции стран СНГ (Махачкала, 1992г.);

11

Международной конференции «Фазовые переходы и критические явления в конденсированных средах» (Махачкала, 1998, 2000, 2002, 2004г.г.); Международной конференции «Достижения и современные проблемы ^ развития науки в Дагестане» (Махачкала, 1999г.); 18-Международной школесеминаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2002г.); Международном симпозиуме «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» (Сочи, 2003г.), Международном симпозиуме «Фазовые переходы в твердых растворах» (Сочи 2003г.); First Regional Conference on Magnetic and Superconducting Materials. Tehran, 1999; Euro-Asian Symposium "Trends in magnetism" EASTMAG-2001 Ekaterinburg, Moscow International Symposium on Magnetism dedicated to the 250 anniversary of Moscow State University June 2024, 2002; International Conference on Magnetism Incorporating The Symposium on Strongly Correlated Electron System, Roma, Italy, July 27 - august 1, 2003

Результаты работы обсуждались на научных семинарах сектора кинетических явлений в кристаллах при низких температурах ФТИ им.Иоффе РАН, в лаборатории физики НТ и СП Института физики ДНЦ РАН, на научных семинарах ИФ ДНЦ РАН.

Часть работ, легших в основу диссертации, выполнялась в рамках проектов РФФИ (№№ 96-02-1773 6а, 02-02-17895). Государственной Программы по физике конденсированного состояния (подпрограмма «Высокотемпературная сверхпроводимость, проекты №№ 92069, 96022), * программы «Ведущие научные школы» (№2253.2003.2, 00-159662).

Материалы диссертационной работы опубликованы в 72 научных публикациях, вышедших в Российских и международных научных изданиях, и в одной монографии.

Личный вклад автора. В цикле исследований, составляющих данную диссертационную работу, автору принадлежит основная роль в критическом V анализе имеющихся литературных данных, постановке задачи, организации и проведении экспериментов, интерпретации и анализе полученных результатов, формировании основных положений и выводов, а также в написании диссертации. Часть экспериментов, касающаяся исследования монокристаллов вольфрама, была выполнена в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН при участии Н.А.Редько, а остальные экспериментальные работы были проведены в Институте физики ДНЦ РАН вместе с сотрудниками, которые также являются соавторами публикаций (Ш.Б.Абдулвагидов, А.М.Алиев, Б.К.Чакальский).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 314 страниц, включая 132 рисунка и 12 таблиц. Список цитируемой литературы включает 373 ссылки.

13.Результаты исследования теплопроводности, электросопротивления, теплоемкости и термодиффузии монокристаллов Ьа1х8гхМпОз (х=0ч-0.25) можно просуммировать следующим образом:

• определены критические температуры, соответствующие магнитным (Тс,Ты) и структурным (Т3) фазовым переходам, а также зарядовому упорядочению (Тс0), которые коррелируют с данными магнитных и нейтронных исследований;

• показано, что теплопроводность исследованных образцов носит преимущественно фононный характер, слабо зависит от Т выше Тс, а при переходе в магнитоупорядоченную фазу значительно возрастает вследствие снятия ян-теллеровских искажений;

• на зависимостях к(Т) и г|(Т) монокристаллов (х=0.175 и 0.20) при Т«ТС обнаружены минимумы, объясняющиеся возникновением дополнительного канала релаксации фононов на флуктуациях магнитного параметра порядка, с которыми связаны флуктуации структурного порядка. При приложении внешнего магнитного поля аномалии при Тс исчезают, канал рассеяния фононов сужается, что ведет к значительному росту крь вблизи Тс;

• на зависимости к(Т) антиферромагнитного кристалла ЬаМп03 обнаружены аномалии, свидетельствующие о магнитном вкладе в теплопроводность ниже Тм.

В заключение считаю приятным долгом выразить искреннюю блогодарность чл.-корр. РАН Ибрагимхану Камиловичу Камилову за все то, что он сделал, чтобы эта работа состоялась. Я блогадарен сотрудникам лаборатории кинетических явлений при низких температурах ФТИ им.

А.Ф.Иоффе РАН (Н.А.Редько и др.), в коллективе которых была выполнена

часть диссертационной работы, касающаяся исследования монокристаллов вольфрама, и сотрудникам лаборатории физики низких температур и

287 сверхпроводимости Института физики ДагНЦ РАН (Ш.Б.Абдулвагидов, А.М.Алиев, Б.К.Чакальский, А.Г.Гамзатов, А.А.Аливардиев), вместе с которыми была проведена остальная часть работы. Выражаю искреннюю # признательность всем, кто в какой-то степени помог мне во время работы над диссертацией. \ щ>

1. Дж. Займан. Электроны и фононы. Москва, ИЛ, 1962, 488 с.

2. Р.Пайерлс. Квантовая теория твердых тел. Москва, ИЛ, 1956. 256 с.

3. И.А. Смирнов, В.И. Тамарченко. Электронная теплопроводность в металлах и полупроводниках. Ленинград, Наука, 1977, 151 с.

4. Р. Берман. Теплопроводность твердых тел. Москва, Наука, 1979, 286 с.

5. B.C. Оскотский, И.А. Смирнов. Дефекты в кристаллах и теплопроводность. Ленинград, Наука, 1972, 160 с.

6. Ф. Блатт. Физика электронной проводимости в твердых телах. Москва, Мир, 1971, 470 с.

7. И.М. Лившиц, М.Я. Азбель., М.И. Каганов. Электронная теория металлов. Москва, Наука, 1971, 415 с.

8. R.E. Makinson. The thermal conductivity of metals.// Proc. Cambr. Phil. Soc., 1938, 34, P. 474-497.

9. P.Seeberg, T.Olsen. The thermal conductivity of pure aluminium at low temperatures// ^ Phisika Norvegica, 1967,2, P.197-201.

10. K.G. White, S.B. Woods. Electrical and thermal conductivity of the transition elements at low temperature.// Phil. Trans. Roy. Soc., 1959, A 251, P. 273-279.

11. D.K.Wagner, J.C.Garland, R. Bowers. Low temperature electrical and thermal resistivities of tungsten.//Phys. Rev. В., 1971, 3, P. 3141-3149.

12. J.T. Schriempf. Thermal and electrical resistivities of rhenium from 2K to 20K.// J.Phys. Chem. Solids, 1967,28, P. 2581-2587.

13. E. Gruneisen, H. Adenstedt. Anisotropic der Warmeleitung und Thermokraft regulärer

14. Metalle (Wolfram) in transversalen Magnet field bei 20K. // Ann. der. Phys., 1937, 29, P. 597-604.

15. E. Gruneisen, M. Adenstedt. Einfluss transversaler Magnetfielder auf Electrizitals und Warmeleitung reiner Metall bei trifer Temperatur.// Ann der Phys., 1938,31, P. 714-744.

16. E. Gruneisen, K. Rausch, К. Weiss. Zur Electriritats und Warmeleitung von Wismut -Einkristallen in trans-versalen Magnetfield.// Ann der Phys., 1950, 7, P. 1-17.

17. J.R. Long. Lattice conductivity, Lorenz number, and Nernst-Ettingshausen effect in * tungsten at liquid-helium temperatures.// Phys. Rev. В., 1971, 3, P. 2476-2484.

18. M.E. de la Crus, F. de la Crus, Cotignova, O.J. Bressan. Thermal and electrical conductivities of very-high purity indium.// Phys. Rev., 1968, 176, No. 3, P. 871-875.

19. J.R. Pernicone, P.A. Schroeder. Temperature and magnetic field dependence of the electronic and lattice conductivities of tin from 1.3 to 6K.// Phys. Rev. В., 1975,11, P. 588599.

20. W.R-G. Kemp, P.G. Klemens, A.K. Sreedhar, G.K. White.// Proc.Roy.Soc, 1956, A223, P.480-487.

21. T. Amundsen, J. A.M. Salter. Note on the low temperature lattice thermal conductivity of potassium.// Phys. Rev. В., 1981,23, P. 931-934.

22. M. Huberman, A.W. Overhauser. Open-orbit effects in thermal magnetoresistance.// Phys Rev. В., 1982, 25, No. 12, P. 7071-7074.

23. E. Fawcett, W.A. Reed. Effect of compensation of the galvanomagnetic properties of nonmagnetic and ferromagnetic metals.// Phys Rev, 1963,131, P. 2463-2468.

24. C.B. Вонсовский. Магнетизм. Монография. Москва, Наука, 1971, С.332.

25. Е.Н. Sondheimer, А.Н. Wilson. The theory of the magnetorisistance effects in metals.// Proc. Roy. Soc., 1947, A 190, P. 435-455.

26. B.M. Муждаба. Кандидатская диссертация. ИПАН СССР, 1970.

27. Н.А. Редько. Кандидатская диссертация. ЛГПИ им Герцена, 1972.

28. J.R. Clement, Е.Н. Quinnell. The low temperature characteristics of carbon-composition thermometers.//Rev. Sci. Jnstr., 1952,23, P. 213-216.

29. H.H. Sample, L.G. Rubin. Instrumentation and methods for low temperature measurements in high magnetic fields.// Cryogenics, 1977,17, P. 597-606.

30. J. Rafalowicz, K. Baleirek, B. Sulak, E. Pega, L. Lipinski. The dependence of the value of the heat conductivity anomaly of aluminium of heat flux density in the liquid helium temperature range.// Phys. St. Sol. (a), 1971, 5, P. 785-791.

31. M.P. Zaitlin, A.C. Anderson. The thermal conductivity of silver and aluminum in the temperature range 2-5K.//J.Low Temp. Phys., 1972, 9. P. 467-473.

32. E. Fawcett, D.Griffiths. The Fermi surface areas of chromium, molybdenum and tungsten.// J. Phys. Chem. Solids, 1962, 23, P. 631-635.

33. D.M. Sparlin, J.A. Marcus. Empirical Fermi-Surface parameters for W and Mo.// Phys. Rev., 1966,144, P. 434-494.

34. J.R. Long. Predicting the galvanomagnetic coefficient of tungsten from Fermi-surface date.// Phys. Rev. В., 1971,3, P. 1209-1214.

35. R.F. Girvan, A.V. Gold, R.A. Phillips. The de Haas-van Alphen effect and Fermi surtace of tungsten.//Phys. Chem. Solids., 1968, 29, P. 1485-1502.35,36,37,38,39