Смена механизмов резистивности ВТСП плёнок при переходе в сверхпроводящее состояние

Прокофьев, Дмитрий Дмитриевич

Смена механизмов резистивности ВТСП плёнок при переходе в сверхпроводящее состояние тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Прокофьев, Дмитрий Дмитриевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Смена механизмов резистивности ВТСП плёнок при переходе в сверхпроводящее состояние»

Автореферат диссертации на тему "Смена механизмов резистивности ВТСП плёнок при переходе в сверхпроводящее состояние"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени А.Ф.ИОФФЕ

На правах рукописи

ПРОКОФЬЕВ Дмитрий Дмитриевич

СМЕНА МЕХАНИЗМОВ РЕЗИСТИВНОСТИ ВТСП ПЛЁНОК ПРИ ПЕРЕХОДЕ В СВЕРХПРОВОДЯЩЕЕ СОСТОЯНИЕ

(Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2003

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. АФ.Иоффе РАН.

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Волков М.П.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Немов С. А. доктор физико-математических наук, Кумзеров Ю. А.

Ведущая организация Российский Государственный

Педагогический Университет им. А. И. Герцена.

Защита состоится " 2003 г.-в / У часов на заседании диссертационного

совета К.002.205.01 при Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН по адресу:

194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института им.

АФ.Иоффе РАН.

Автореферат разослан " ДЯ." (И^иуЖ^2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук С.И.Бахолдин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Высокотемпературные сверхпроводники, исследование которых началось с середины 80-х годов, открывают возможность более широкого практического применения сверхпроводимости. На пути к использованию этих перспективных материалов имеется много проблем, одной из которых остается отсутствие теории, объясняющей сам феномен высокотемпературной сверхпроводимости в сложных купратах. Накопленный к настоящему времени объем данных о свойствах ВТСП кристаллов позволяет рассматривать эти материалы как уникальный объект с необычными свойствами как в сверхпроводящем, так и в нормальном состоянии. Широко распространено мнение, что именно понимание особенностей нормального состояния этих кристаллов позволит приблизиться к пониманию и сверхпроводящих свойств этих материалов. Таким образом, задача комплексного исследования нормального и сверхпроводящего состояния, их взаимосвязи в температурной области сверхпроводящего перехода представляет фундаментальный интерес. С другой стороны, изучение резистивных свойств тонких ВТСП пленок необходимо для создания новых элементов криогенной микроэлектроники.

перехода в сверхпроводящее состояние методом прецизионного измерения температурных зависимостей сопротивления, вольтамперных характеристик и критического тока и сравнением результатов с выводами существующих теорий сверхпроводящего фазового перехода в анизотропных материалах.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1) Создать установку для измерения гальваномагнитных свойств тонких ВПСП плёнок, имеющую высокую чувствительность, широкий динамический диапазон, большой коэффициент подавления синфазного сигнала, обеспечивающую высокую стабильность температуры образца и автоматизированный сбор и обработку информации.

2) Провести измерение электрических свойств тонких эпитаксиальных плёнок ВТСП материалов УВа2Сиз07-5 и В125г2Са2СизОю, обладающих различной степенью анизотропии. Для получения однофазных плёнок В!28г2Са2СизОю требуется подбор режимов напыления и отжига и приготовление массивных однофазных мишеней.

3) Провести сравнение результатов с литературными данными, полученными на эпитаксиальных плёнках и монокристаллах, а также с выводами теорий сверхпроводящего перехода в двумерных и трёхмерных системах.

[. Изучение смены механизмов резистивности тонких ВТСП плёнок в области

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) Впервые величина псевдощели в УВагСизСЬ-а и В^БгаСагСизОю определена путём анализа зависимости сопротивления этих материалов от температуры. Впервые получена подробная зависимость псевдощели от температуры.

2) Предложено простое физическое описание добавочной проводимости ВТСП материалов с пониженной концентрацией носителей в области псевдощелевого состояния. Предложена формула, описывающая температурную зависимость добавочной проводимости.

3) Показано, что сложный характер вольтамперных характеристик (ВАХ), измеренных плёночных образцах УВагСизСЬ-з в области сверхпроводящего перехода, отражает переход от трёхмерного к двумерному поведению системы носителей. ВАХ при небольших напряжениях и зависимость критического тока от температуры описываются теорией Йен-сена -Минхагена для слоистых сверхпроводников с конечной связью между слоями (трёхмерное поведение), а при достаточно больших напряжениях ВАХ имеют степенной характер V ~ Г'<Т) в соответствии с теорией Березинского-Костерлица-Таулеса (БКТ) для двумерного случая.

4) Показано, что при понижении температуры добавочная проводимость, связанная с псевдощелевым состоянием, плавно переходит в флуктуационную добавочную проводимость, описываемую теорией Асламазова - Ларкина.

Научная и практическая значимость работы.

1). В работе проведено комплексное исследование резистивного поведения эпитаксиальных ВТСП пленок в области сверхпроводящего перехода и в нормальном состоянии, которое позволило определить температурные интервалы существования и частичного перекрытия различных механизмов резистивности.

2). Установление связи между особенностями температурной зависимости сопротивления и псевдощелью и определение зависимости псевдощели от температуры для ВТСП материалов вносят важный вклад в понимание механизма высокотемпературной сверхпроводимости.

3). Результаты исследования резистивных свойств плёночных образцов УВСО при температуре ниже и немного выше критической с одной стороны, дают новую информацию о сложном характере сверхпроводящего перехода в ВТСП материалах, а с другой стороны, они играют существенную роль при определении перспективы применения этих материалов в криоэлектронике.

Положения, выносимые на защиту: I ^ Установлено, что добавочная проводимость, которая в ВТСП материалах с пониженной концентрацией носителей наблюдается в широком интервале температур Т > Тс, следует

температурной зависимости с экспоненциальным сомножителем ехр (Д /Т). Показано, что предложенная формула, описывающая добавочную проводимость и допускающая простую физическую интерпретацию, позволяет определить величину псевдощели и её температурную зависимость.

X) Установлено, что выше температуры сверхпроводящего перехода флукгуационная проводимость в интервале ~ 10 К описывается теорией Асламазова - Ларкина. В непосредственной окрестности перехода флуктуационная проводимость имеет трёхмерный характер, а при повышении температуры происходит переход в режим двумерной флуктуаци-онной проводимости.

Установлено, что при температурах ниже критической и относительно небольших напряжениях на образце зависимость V(I) описывается феноменологической теорией слоистых сверхпроводников с конечной связью между слоями Йенсена - Минхагена. Показано, что зависимость критического тока от температуры также описывается теорией Йенсена - Минхагена.

4). Установлено, что при Т < Тс, начиная с некоторого тока, зависимости V(I) имеют степенную форму V ~ 1п, характерную для дисссипации, связанной с движением двумерных вихрей, образованных по механизму топологического фазового перехода Березинского -Костерлица - Таулеса.

Апробапия работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на всероссийских и международных конференциях:

First German-Russian Symposium on Physics of Novel Materials, KleinWalsertahl, BRD, 1993. 30 совещание по физике низких температур, Дубна, 1994. Int. Symposium "Properties of f-electron Compounds", Krakov, Poland, 1994. Фундаментальные исследования в технических университетах, СПбГТУ, С-Пб, 2002. 33 совещание по физике низких температур, Екатеринбург, 2003.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ. Список работ приведён в конце автореферата.

Структура и объём гтиссертапии. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объём диссертации составляет 120 страниц, включая 45 рисунков, 2 таблицы и список цитированной литературы, включающий 80 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. В первой главе проведено изложение и обсуждение литературных данных по свойствам YBajCujOi-s и других ВТСП материалов, связанным с диссипацией при Т>ТС и Т<ТС, а также

- особым свойствам ВТСП при уровне легирования, меньшем оптимального. Как известно, ВТСП имеют колоколообразную зависимость критической температуры от концентрации носителей. Оптимальная концентрация, при которой имеет место максимум Тс, по порядку величины ~ 1021 см"3. Сопротивление в плоскости аЬ (т. е., когда ток течёт в плоскостях СиОг) является линейной функцией температуры при оптимальном легировании и близкой к линейной при отклонении от оптимальной концентрации при температурах, не слишком далёких от комнатной. Уменьшение сопротивления относительно линейной зависимости начинается задолго до сверхпроводящего перехода, причём температура Т , с которой начинается уменьшение сопротивления тем выше, чем меньше уровень легирования материала. «Недо-легированные» ВТСП материалы проявляют аномальные оптические, магнитные и кинетические свойства [Л1]. Эти аномалии можно описать следующим образом: в некотором достаточно большом (до 100 К и больше) интервале температур, превышающих Тс, наблюдается пониженная плотность состояний на уровне Ферми. Поскольку плотность состояний уменьшена не до нуля, как в случае сверхпроводящей щели, это понижение плотности состояний было названо псевдощелью. Одна из первых физических концепций псевдощели была предложена в работе [Л2]. В ней Т* рассматривается как среднеполевая температура сверхпроводящего перехода, а величина интервала Тс<Т<Т*, в котором существует псевдощелевое состояние, определяется жесткостью фазы параметра порядка, уменьшающейся при уменьшении уровня легирования (концентрации носителей). В ряде теоретических работ было проведено рассмотрение проблемы псевдощели в рамках теории кроссовера БКШ (теория Барди-на-Купера-Шриффера) - Бозе-Эйнштейновская конденсация (БЭК). При таком подходе образование сверхпроводящего состояния рассматривается как проходящее в два этапа: образование связанных пар носителей при Т* и установление когерентности в объёме образца при Тс. Данные резистивных измерений использовались в основном для определения Т , количественная связь между псевдощелью и наблюдаемым уменьшением сопротивления при Т < Т* до настоящего времени не была установлена.

Вблизи критической температуры исследование флуктуационного вклада в проводимость (парапроводимости) используется для определения размерности электронных процессов, температурного интервала «слабых» флуктуаций параметра порядка, а также величины длины когерентности ^(0).

Большой интерес и большую практическую важность представляет вопрос о природе состояния материала при температурах немного ниже критической. В силу ярко выраженной анизотропии ВТСП материалов важную роль должно играть тепловое возбуждение двумерных

вихрей и их взаимодействие с транспортным током, описываемое теорией топологического фазового перехода Березинского -Костерлица -Таулеса (БКТ). Имеющий умеренную анизотропию купрат УВагСщОу.з часто рассматривают как трёхмерный сверхпроводник с анизотропным, но непрерывным параметром порядка. В то же время следует отметить, что параметр анизотропии 1/е =4м1 Til — Х-с/^фи> где М и m - эффективные массы, з. иХфи - глубины проникновения по оси сив плоскости (ab) растёт при приближении к Тс от 8 до ~30, и приблизительно так же увеличивается отношение сопротивлений рс/рл при изменении температуры от 300 до 100 К, то есть в области Тс анизотропия этого материала максимальна. Экспериментально при Т < Тс, как правило, наблюдают степенные зависимости V(I), что может свидетельствовать о диссипации по механизму БКТ. Однако скачок показателя степени (необходимый признак перехода БКТ) в одних работах был обнаружен, в других - нет. Такая же картина наблюдается и в отношении Bi2 S^CajCuOg, более анизотропного материала. Конечная связь между слоями даже в наиболее анизотропных ВТСП приводит к фазовому переходу с ненулевым истинным параметром порядка и конечному значению критического тока при Т < Тс в отличие от нулевого критического тока в двумерных сверхпроводниках. Поэтому зависимость V(I) (по крайней мере при токах, близких к критическому) имеет вид V(I) ~ 1(1 - 1с)* [Л7]; где 1с критический ток, а не простую степенную форму. Таким образом, в области сверхпроводящего перехода анизотропных ВТСП материалов с пониженной концентрацией носителей возможно проявление нескольких механизмов диссипации, выделение и анализ которых требует проведение прецизионных измерений температурных зависимостей сопротивления, вольт-амперных характеристик и критического тока в материалах с совершенной структурой и известной концентрацией носителей.

Во второй главе описана экспериментальная установка и описана методика получения эпи-таксиальных плёнок методами лазерного и ионного распыления и однофазных керамик B¡2Sr2Ca2Cu30io, используемых в качестве мишеней. Измерительная установка состоит из:

- источников стабилизированного тока образца, соленоида и датчика Холла, работающих в интервале 0.1 мкА 3 А со стабильностью ~ 10"5 и возможностью плавной развертки,

- стабилизатора температуры со стабильностью ~ 0.005 К, разработанного автором в работе [1], работающего также в режиме развёртки температуры,

- измерительных устройств (цифровые вольтметры, дифференциальные усилители и фото-гальванометрические усилители), объединённых в систему сбора информации в компьютер.

Управляющая программа производит, развёртку температуры, магнитного поля и тока через образец. Установка обеспечивает возможность измерения напряжений с 5 + б десятичными разрядами, предельный уровень шумов ~ 2 нв, подавление синфазного сигнала ~ 103. Получение однофазного материала ВЬЯггСагСизОю (2223) затруднено существованием близких по термодинамическим свойствам фаз 2212 и 2201, что потребовало разработки многоступенчатой технологии синтеза керамических мишеней [2-4]. Полученный материал имеет Тс(К=0) = 104.5 К, окончание перехода по магнитной восприимчивости % при Т = 95 К, переход по И. и х не имеет дополнительных ступенек.

Однофазные плёнки 2223 были получены в результате длительного отжига аморфных плёнок (В1РЬ)5г,.о7Са2.4Си4.10>:, нанесённых ионным распылением на подложку М^О [6]. Полученные плёнки на 98 99% состоят из фазы 2223 и имеют Тс(Я=0) ~ 106 К. Эпитаксиальные плёнки УВагСиз07-8 были получены лазерным распылением на подложки УАЮз и БгТЮз [8, ЛЗ] и имели концентрацию носителей немного ниже оптимальной.

В третьей главе изложены результаты измерения и обработки данных по зависимости сопротивления от температуры эпитаксиальных плёночных образцов - микромостиков УВа2Сиз07-8 на подложках БгТЮз и УАЮз и плёночных образцов 2223. Зависимости Я(Т) для всех плёнок в интервале от комнатной температуры до ~ 200 К близки к линейным. Ниже некоторой температуры Т* 203 и 205 К для плёнок УВа2Сиз07^ на БгТЮз и УАЮз, 184 К для 2223) наблюдается уменьшение сопротивления относительно экстраполированной высокотемпературной зависимости. На примере образца УВа2Сиз07-б на вгТЮз [11] соответствующие зависимости приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость R(T) для плёнки УВагСиз07-8. Сплошная линия - экстраполяция зависимости R„(T) из интервала 200 300 К. На вставке разность (Rn(T) - R(T)) (Ohm).

На основе этих данных была рассчитана величина Да = 1/р(Т) - 1/ра (Т), имеющая смысл добавочной по отношению к существующей выше Т проводимости. На рис.2 также на примере образца УВагСизОу.о на ЭгТЮз приведена зависимость Да, 1пДа и аппроксимирующих функций от 1/Т.

1/Т

Рис.2. Кривая 1 - Да(1/Т), 2 - 1пДа(1/Т), 3 - линейная аппроксимация ¡пДа, 4 -зависимость 1пДа(1/Т) по формуле (1) с А х 520 К, 5 - зависимость 1пДа(1/Т) по формуле (1) с Д*=Д*(Т) по формуле (2). Пленка УВагСизСЬ-а на БгТЮз.

Зависимость 4 на рис.2 рассчитана как логарифм выражения

Да = А(1 - Т/Т*)ехр(Д*/Т) (1),

где А - константа, а величина Д « 520 К. Выражение (1) хорошо описывает температурную зависимость добавочной проводимости в широком температурном интервале, а величина Д к 520 К близка к величине псевдощели (~ 500 К), полученной в работе [Л4] оптическим методом для плёнки УВСО с таким же содержанием кислорода. Это дает основания полагать, что величина Д , полученная из анализа температурной зависимости избыточной проводимости, тождественна величине псевдощели, которая наблюдается в недолегированных ВТСП материалах [Л 1]. В работах [9, 11] показано, что причиной расхождения экспериментальных данных и формулой (1) вблизи температуры Т (кривые 2 и 4 на Рис.2) является уменьшение величины Д* - псевдощели - при приближении Т к Т*. В таком случае Д* в формуле (1) надо рассматривать как функцию температуры, и тогда по имеющейся экспериментальной зависимости 1пДа можно вычислить зависимость Д*(Т). Вычисленные таким образом зависимо

сти показаны на рис.3 для пленок УВагСизОу-з на подложках 5гТЮз и УАЮэ и монокристаллов УВагСизСЬ-д с 5 = 0.12 и 0.22 (графики 1 и 2 соответственно) - обработка литературных данных по добавочной проводимости монокристаллов УВагСизС^ [Л5].

-Т{К)-

Рис.3. Зависимости Д*(Т) для пленок УВагСизСЬ-г на подложках вгТЮз и УАЮ3. Кривые 1 и 2 - зависимости Д*(Т), для монокристаллов УВагСизСЬ-в с содержанием кислорода 6.88 и 6.78, соответственно (обработка данных по Да работы [Л5]), Кривые 3 и 4 - зависимости Д*(Т), полученные в теории кроссовера БКШ - БЭК (параметр |1/Д(0) = -10 и -2 соответственно).

Вблизи Т* эти кривые можно аппроксимировать корневой зависимостью, для образца УВа2СизОб.85 на БгТЮз эта зависимость имеет следующий вид: Д* = 95л/203 - Т = Л*га(2.6л/1-Г/203 ) (2), где Д*т = 524 К.

Корневые зависимости типа (2), описывающие падающий участок Д (Т) при температурах, приближающихся к Т показаны на рис.3 сплошными линиями. На рис.3 также представлены графики зависимостей Д (Т), полученных в теории кроссовера БКШ - БЭК (Бозе-Эйнштейновская конденсация) в приближении среднего поля [Лб], кривая 3 - для значения параметра кроссовера ц/Д(0) = - 10, кривая 4 - для ц/Д(0) = - 2, где ц - химический потенциал системы носителей, Д(0) - сверхпроводящая щель при Т = 0. Из рис.3 видно, что теория кроссовера БКШ-БЭК удовлетворительно описывает зависимость Д (Т) в случае легирования, заметно меньшего оптимального при температурах, не слишком близких к Т* и не даёт

удовлетворительного описания Д (Т) материалов с легированием, близким к оптимальному, имеющих Д я const в широком температурном интервале.

Формула (1) допускает простую интерпретацию, если считать, как предполагается в работе [JI2], что Т есть температура перехода в приближении среднего поля, при которой образуются сверхпроводящие пары, остающиеся некогеренгными из-за сильных флуктуации фазы при Т>ТС. Тогда (1) означает, что дополнительная проводимость пропорциональна числу имеющихся пар (1 - Т/Т*) (как в теории БКШ) и обратно пропорциональна числу пар, разрушенных тепловым движением - ехр(- Д /Т).

Таким образом, при прецизионном измерении температурной зависимости сопротивления эпитаксиальных ВТСП пленок с уровнем легирования, меньшим или порядка оптимального, установлено, что добавочная проводимость при Т<Г* экспоненциально зависит от температуры. Величина показателя экспоненты определяется псевдощелью, существующей в материале при Т<Т*, что позволяет получить величину и температурную зависимость псевдощели путем анализа зависимости R(T).

Изложенные в третьей главе результаты свидетельствуют в пользу подхода к псевдощели как состоянию с некогерентными сверхпроводящими парами по следующим причинам: а) этот подход даёт естественную физическую интерпретацию дополнительной проводимости, причём член (1 - Т/Т*) является характерным для оценки плотности сверхтекучей компоненты в теории среднего поля, б) зависимость псевдощели от температуры вблизи Т* следует корневому закону, характерному для описания фазовых переходов 2-го рода в теории среднего поля, в) теория кроссовера БКШ-БЭК, в существенной степени основывающаяся на представлении о расщеплении сверхпроводящего перехода на два - при Т* и Тс, оказывается применимой (в среднеполевом приближении) для описания Д (Т) при не слишком высоких температурах в материалах с уровнем легирования, заметно меньшим оптимального.

В четвёртой главе описаны особенности зависимости сопротивления от температуры, наблюдаемые при приближении к критической температуре сверху (в области парапроводимо-сти). На рис. 2 это область, в которой происходит резкий рост 1пДст, (кривая 2). В рамках представления о сверхпроводящих парах, существующих при Т < Т , в этой области пары перестают быть независимыми (из-за флуктуационно возникающей когерентности), поэтому экспоненциальное описание Да становится неадекватным.

Обработка данных по До пленок YBa2Cu307^ в диапазоне 90 100 К показала, что в высокотемпературная часть перехода в сверхпроводящее состояние описывается теорией флуктуа-

ционной проводимости Асламазова-Ларкина для ЗО-системы, а выше ~ 92 К - для Ю-системы. Соответствующие зависимости для образца УВазСизСЬ-б на УА10з, пересчитанные в зависимость Я(Т), представлены на рис.4. При аппроксимации измеренных температурных зависимостей добавочной проводимости теорией Асламазова - Ларкина получены значения длины когерентности £(0) « 0.23 и 0.74 нм для УВагСизСЬ-а на подложках 8гТЮ3 и УАЮз,

соответственно, что близко к значениям, приводимым в литературе.

250 -| R(Ohm) • 200 - 150 -

100 -

50 - Ш

0 - Т(К)

8 8 89 90 91 92 93 94 95 96 97

Рис.4. Переход в сверхпроводящее состояние образцов УВа2Сиз07^ на УА103. Кривая 1 - аппроксимация по формуле 3D, кривая 2 - 2D теории Асламазова-Ларкина, кривая 3 - аппроксимация низкотемпературной части перехода по теории Березинского-Костерлица-Таулеса.

Таким образом, при приближении к критической температуре происходит переход из состояния с псевдощелью в состояние с более высокой и быстрее растущей при понижении температуры проводимостью, связанной с флуктуационным образованием сверхпроводимости в малых объёмах внутри образца. В непосредственной близости к началу перехода происходит переход от двумерного к трёхмерному режиму флуктуационной проводимости. 3D-режим Асламазова-Ларкина правильно описывает высокотемпературную часть сверхпроводящего перехода (область малых флукгуаций параметра порядка), в низкотемпературной части перехода флуктуации не малы.

В пятой главе изложены результаты измерения зависимостей V(I) (ВАХ) при температурах, немного меньших критической температуры Т0 [5, 7, 8,10]. На рис.5 представлены ВАХ, характерные для образцов ¥Ва2Сиз07-0 на подложке YА103, в двойном логарифмическом масштабе. Область представленных на рис.5 напряжений делится на два участка: 1) при относи-

тельно больших токах ВАХ имеют степенную форму (линейны на графике 1пУ от 1п1), 2) при токах, близких к критическому, логарифмическая ВАХ существенно нелинейна. В работе [Л7] Йенсеном и Минхагеном была предложена феноменологическая теория, учитывающая связь между сверхпроводящими слоями и была получена формула для ВАХ в виде

У~1(1-1е)* (3),

причём ненулевой критический ток в (3) есть прямое следствие конечной связи между слоями, то есть трёхмерных свойств системы. Сплошными линиями на рис.5 показаны зависимости, полученные наилучшей подгонкой ВАХ по формуле (3). Формула (3) хорошо описывает ВАХ при малом уровне диссипации. При больших токах ВАХ имеет степенной характер, соответствующие графики показаны пунктиром. Зависимость показателя степени от температуры приведена на рис.6.

1п(1(ткА))

Рис.5. Вольт- амперные характеристики пленок УВагСизСЬ-г на подложкеУАЮз в двойном логарифмическом масштабе в узком интервале температур ниже Тс. Сплошными линиями показаны аппроксимации ВАХ формулой У~ 1(1-1с)3, пунктиром - формулой V ~ Г.

Степенные вольт-амперные характеристики характерны для диссипации в двумерной системе по механизму Березинского - Костерлица - Таулеса. Этот механизм предполагает термическое образование пар вихрь - антивихрь, распад пар при увеличении температуры и транспортного тока и диссипативное движение отдельных двумерных вихрей под действием транспортного тока. Существенным свидетельством в пользу этого механизма является в

достаточной степени выраженюе падение показателя степени, соответствующее скачку Нельсона - Костерлица в идеальном случае (см. рис.6). Температуру перехода БКТ Твкт можно определить как температур при которой показатель степени равен 3, а температуру сверхпроводящего перехода, не в ощущённого двумерными флуктуациями Тсо - как температуру, при которой низкотемпературшя линейная зависимость показателя степени экстраполируется к n= 1 (рис. 6). Эти значенияТБкт и Тс0 в пределах нескольких десятых Кельвина совпадают со значениями Тбкт и Тсо, определёнными при аппроксимации низкотемпературной части резистивного перехода по теории ЗКТ, кривая 3 на рис.4. Таким образом, ВАХ выше области Иенсена -Минхагена описывается теорией БКТ.

На рис.6 приведена также зависимость критического тока от температуры. Сплошной линией показана аппроксимирующая степенная функция, полученная методом наименьших квадратов 1сМ = Ь(ТС - Т)а, где Т0 = 88.0 ± 0.1 К, а = 1.64 ± 0.18. Теория Йенсена-Минхагена предсказывает зависимость 1с ~ (Тс - Т), сменяемую вблизи Т0 зависимостью Ic ~ (Т0 - Т)1'5, таким образом, наблюдаемая зависимость критического тока от температуры достаточно хорошо согласуется с выводами теории Йенсена-Минхагена.

Рис.6. Зависимость показателя степени (квадраты) и критического тока (кружки - данные, полученные непосредственно на ВАХ по уровню 0.05 мкв, треугольники - как параметр аппроксимации ВАХ) от температуры. Сплошная линия - эстраполяция п(Т) из области низких температур, пунктир - наилучшая аппроксимация ЦТ) формулой 1с =А(1-10)а.

Таким образом, исследование вольт - амперных характеристик эпитаксиальных пленок УВагСизСЬ-б на подложке УА103 в области температур ниже критической температуры показало сложный характер диссипации, связанный с изменением размерности сверхпроводящей системы. Сверхпроводящее состояние (включая зависимость критического тока от темпера-

туры) и области ВАХ с относительно невысоким уровнем диссипации, примыкающие к критическому току, описываются теорией, учитывающей связь между слоями в сверхпроводнике, вследствие которой материал становится трёхмерным. При достаточно больших токах ВАХ описываются теорией БКТ для двумерной системы, то есть происходит разрушение связи между сверхпроводящими слоями и изменение характера резистивности от ЗО к 20 при достаточно большбМ увеличении транспортного тока.

Основные результаты и выводы:

1. На основе анализа температурной зависимости сопротивления пленок УВагСи307-г с пониженной концентрацией носителей предложено аналитическая формула для температурной зависимости добавочной проводимости. Эта формула может быть интерпретирована в рамках представления о псевдощелевом состоянии как содержащем некогерентные сверхпроводящие пары. Параметр этой формулы (числитель показателя экспоненты) совпадает по величине с псевдощелью, измеренной в УВСО при той же концентрации носителей оптическими методами, тем самым показано, что величина и температурная зависимость псевдощели могут быть получены из анализа добавочной проводимости.

2. Разработанный метод был успешно применён при анализе содержащих информацию о добавочной проводимости литературных данных по монокристаллам УВСО с различным легированием, и были получены значения псевдощели, близкие к полученными другими методами.

3. Впервые была получена подробная температурная зависимость псевдощели от температуры и проведено сравнение с результатами теории кроссовера БКШ - БЭК. Показало, что теория удовлетворительно описывает полученные температурные зависимости псевдощели для материалов с уровнем легирования, заметно меньшим оптимального. Для материалов с оптимальным легированием наблюдаемая корневая температурная зависимость псевдощели вблизи Т свидетельствует в пользу того, что переход в псевдощелевое состояние является фазовым переходом второго рода.

4. При анализе добавочной проводимости в температурном интервале несколько выше критической температуры показано, что происходит изменение характера резистивности, связанное с возникающей флуктуационной когерентностью сверхпроводящих пар, описываемой теорией Асламазова - Ларкина. В низкотемпературной части сверхпроводящего перехода сопротивление определяется критическими флуктуациями, которые в слоистом сверхпроводнике в основном являются флуктуациями фазы параметра порядка, поэтому зависимость Я(Т) в этом интервале следует теории БКТ.

5. В температурном интервале немного ниже критической температуры (в области нулевого сопротивления) зависимость критического тока от температуры и форма ВАХ вблизи критического тока удовлетворительно описываются теорией Йенсена - Минхагена, учитывающей взаимодействие между слоями в слоистом сверхпроводнике, то есть трехмерность сверхпроводящей системы.

6. При больших токах в этом температурном интервале вольтамперные характеристики хорошо описываются теорией топологического фазового перехода для двумерных систем (теория БКТ). Наблюдаемое при увеличении тока изменение вида ВАХ позволяет сделать вывод о том, что транспортный ток достаточной величины разрушает связь между сверхпроводящими слоями в ВТСП материалах.

7. Создана управляемая компьютером установка, позволяющая проводить измерения электрических свойств сверхпроводящих пленок с высокой точностью при низком уровне шумов в режиме стабилизации и развёртки тока, температуры и магнитного поля. Определены технологические режимы, необходимые для получения однофазных керамик и плёнок висмутовых купратов фазы 2223.

Список публикаций по теме диссертации.

1). Д.Д.Прокофьев. "Управляемый стабилизатор температуры маностата", 1985, Приборы и техника эксперимента, №4, с.225 - 226.

2). М.П.Волков, В.Н.Васильев, А.И.Егоров, В.Д.Наумчик, Р.В.Парфеньев, Д.Д.Прокофьев, Д.В.Смирнов, Т.В.Бело-польская В.Б.Трофимов. "Исследование деградации фазы 2223 в системе Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O при воздействии влаги и высоких температур" 1990, Препринт ФТИ им.А.Ф.Иоффе №1460, 10стр.

3). М.П.Волков, В.Н.Васильев, А.И.Егоров, В.Д.Наумчик, Р.В.Парфеньев, ДД.Прокофьев, Д.В.Смирнов, В.Б.Трофимов, В.А.Фотиев. "Исследование технологии синтеза ВТСП-керамики системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O" 1990, Препринт ФТИ им.А.Ф.Иоффе №1444, 12 стр.

4). А.В.Амелин, М.П.Волков, В.Н.Васильев, А..И.Егоров, В.ДНаумчик, ДД.Прокофьев, Д.В.Смирнов, В.Б.Трофимов. "Исследование влияния технологии синтеза на внутреннюю структуру и электрофизические свойства ВТСП-керамики системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O", 1991, Физика твёрдого телат.ЗЗ, №5, с.1416 - 1421.

5). Prokofiev D.D., Boikov Y.A., Volkov М.Р., Parfeniev R. V. "Current-Voltage Characteristics of Epitaxial Films YBCO near Superconducting Transition Temperature", First German-Russian Symposium on Physics of Novel Materials, Kleinwalsertahl, BRD, 1993, p.10.

6). А.В.Суворов, А.А.Яковенко, Т.Б.Жукова, ДДПрокофьев, В.В.Третьяков. "Управление составом сверхпроводящих плёнок в системе Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-О в процессе кристаллизации и отжига". Сверхпроводимость: физика, химия, техника, 1994, т.7, №2, с.344 -350.

7). Волков М.П., Прокофьев Д.Д., Бойков Ю.А. "Вольтамперные характеристики эпитакси-альных пленок YBCO в области сверхпроводящего перехода". Тезисы 30 Совещания по физике низких температур, Дубна, 1994, ч.1, с.64-65.

8). Prokofiev D.D., Boikov Yu.A., Voikov M.P., Parfeniev R.V. "Current-voltage characteristics of epitaxial YBCO films near superconducting transition temperature", Proc. of the Int. Symposium "Properties of f-electron Compounds", Krakov, Poland, 1994, p. 107-112.

9). D.D.Prokofiev, M.P. Voikov, Yu. A.Boikov. "The magnitude and temperature dependence of pseudogap in YBCO obtained from resistance measurements", 23 Int. Conf. on Low Temp. Phys., Kyoto, Japan, 2002, LT2680.

10). Д.Д.Прокофьев, М.П.Волков, Р.В.Парфеньев. "Пороговый ток перехода к нелинейности вольтамперных характеристик тонких плёнок YBCO в области перехода", 33 совещание по физике низких температур, Екатеринбург, 2003, тезисы доклада, секция S, с.97-98.

11). ДД.Прокофьев, М.П.Волков, Ю.А.Бойков. "Величина и температурная зависимость псевдощели в YBCO, полученные из резистивных измерений", 2003, Физика твёрдого тела т.45, №7, с. 1168- 1176.

Список цитированной литературы.

[Л1]. T.Timusk, B.Statt. Rep. Progr. Physics 1999, 62, p. 61.

[Л2]. V.J.Emery, S.A.Kivelson. Nature, 1995, 374, p.434.

[ЛЗ]. Yu.A.Boikov, T.Claeson. J.Appl.Phys., 1997, 81, 7, p. 3232.

[Л4]. V.V.Kabanov, J.Demsar, B.Podobnic, D.Mihailovic. Phys.Rev. 1999, В 59, 2, p. 1497. [Л5]. K.Takenaka, K.Mizuhashi, H.Takagi, S.Uchida. Phys.Rev. 1994, В 50, 9, p.6534. [Л6]. E.Babaev, H Kleinert. Cond-mat/9804206, 1998. [Л7]. H.J.Jensen, P.Minnhagen. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 12, p.1630.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97.

Подписано в печать /£ Off. JOOb Объем с пл. -/, Р

Тираж /££> Заказ

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства СПбГПУ 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Отпечатано на ризографе ЛЫ-2000 ЕР Поставщик оборудования — фирма "Р-ПРМНТ" Телефон: (812) 110-65-09 Факс: (812) 315-23-04

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Прокофьев, Дмитрий Дмитриевич

Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Зависимость сопротивления от температуры в ВТСП материалах при различных уровнях легирования.

1.2. Псевдощель в ВТСП при легировании, меньшем оптимального.

1.3. Современные представления о природе псевдощели.

1.4. Флуктуационный вклад в проводимость при температурах, немного превышающих критическую.

1.5. Анизотропия и квазидвумерность ВТСП

1.6. Топологический фазовый переход Березинского

Костерлица - Таулеса.

1.7. Соотношение между двумерными и трёхмерными свойствами ВТСП.

Глава 2. Описание измерительной установки и методики получения плёночных образцов.

2.1. Блок-схема измерительной установки.

2.2. Измерение напряжения и тока образца с высокой точностью и чувствительностью.

2.3. Источник стабильного тока.

2.4. Источник развёртки тока.

2.5. Стабилизатор температуры.

2.6. Источник развёртки температуры.

2.7. Синтез однофазных объёмных материалов Bi2Sr2Ca2Cu30io в качестве мишеней для распыления и получение плёнок Bi- 2223.

Глава 3. Величина, температурная зависимость и некоторые свойства псевдощели, определённые путём подробного анализа зависимости сопротивления от температуры.

3.1. Зависимость нормального сопротивления от температуры в интервале 200 + 300 К.

3.2. Описание зависимости сопротивления от температуры в терминах добавочной проводимости. Экспоненциальная зависимость добавочной проводимости от температуры.

3.3. Обоснование применения представления о псевдощели для описания дополнительной проводимости.

3.4. Определение величины псевдощели в плёночных образцах УВагСизО?^ на подложке YAIO3 и Bi2Sr2Ca2Cu3Oio на подложке MgO.

3.5. Определение величины и температурной зависимости псевдощели в монокристаллах YBCO с различным уровнем легирования с помощью анализа литературных данных.

3.6. Определение температурного интервала, в котором зависимость псевдощели от температуры описывается корневой зависимостью.

3.7. Сравнение зависимости псевдощели от температуры при различных уровнях легирования с теорией.

3.8. Обсуждение результатов.

3.9. Выводы.

Глава 4. Флуктуационная проводимость плёнок вблизи сверхпроводящего перехода.

4.1. Переход дополнительной проводимости из режима псевдощели в режим флуктуационной проводимости.

4.2. Описание высокотемпературной части резистивного перехода с помощью теории флуктуационной проводимости Асламазова-Ларкина для трёхмерной системы.

4.3. Выводы.

Глава 5. Исследование резистивных свойств эпитаксиальных плёнок YBCO вблизи перехода в сверхпроводящее состояние.

5.1. Вольтамперные характеристики при температурах ниже TC(R = 0) и их сравнение с теорией Йенсена-Минхагена.

5.2. Наблюдение степенных вольтамперных характеристик при относительно больших напряжениях на образце.

5.3. Применение теории Березинского-Костерлица-Таулеса для описания отношения R(T)/Rn(T) несколько выше температуры TC(R = 0).

5.4. Температурная зависимость тока перехода к нелинейному режиму (при Т > TC(R = 0)).

5.5. Зависимость сопротивления от магнитного поля при Т немного выше TC(R = 0).

5.7. Обсуждение результатов

5.8. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Смена механизмов резистивности ВТСП плёнок при переходе в сверхпроводящее состояние"

Актуальность темы.

Высокотемпературные сверхпроводники, исследование которых началось с середины 80-х годов, открывают возможность более широкого практического применения сверхпроводимости. На пути к использованию этих перспективных материалов имеется много проблем, одной из которых остается отсутствие теории, объясняющей сам феномен высокотемпературной сверхпроводимости в сложных купратах. Накопленный к настоящему времени объем данных о свойствах ВТСП кристаллов позволяет рассматривать эти материалы как уникальный объект с необычными свойствами как в сверхпроводящем, так и в нормальном состоянии. Существует мнение, что именно понимание особенностей нормального состояния этих кристаллов позволит приблизиться к пониманию и сверхпроводящих свойств этих материалов. Таким образом, задача комплексного исследования нормального и сверхпроводящего состояния, их взаимосвязи в области сверхпроводящего перехода представляет фундаментальный интерес. С другой стороны, изучение резистивных свойств тонких ВТСП пленок необходимо для создания новых элементов криогенной микроэлектроники.

Цель работы. Изучение смены механизмов резистивности тонких ВТСП плёнок в области перехода в сверхпроводящее состояние методом прецизионного измерения температурных зависимостей сопротивления, вольтамперных характеристик и критического тока и сравнением результатов с выводами существующих теорий сверхпроводящего фазового перехода в анизотропных материалах.

Для достижения поставленной цели надо было решить следующие задачи: 1) Создать установку для измерения гальваномагнитных свойств тонких ВПСП плёнок, имеющую высокую чувствительность, широкий динамический диапазон, большой коэффициент подавления синфазного сигнала, обеспечивающую высокую стабильность температуры образца и автоматизированный сбор и обработку информации.

2) Провести измерение электрических свойств тонких эпитаксиальных плёнок ВТСП материалов УВагСизС^ и Bi2Sr2Ca2Cu30io, обладающих различной степенью анизотропии. Для получения однофазных плёнок Ь^ЗггСагСизОю требовалось подобрать режимы напыления и отжига и изготовить массивные однофазные мишени.

Поставленные задачи были успешно решены и результаты работы представлены в пяти главах диссертации. В первой главе проведен анализ опубликованных экспериментальных работ по резистивным свойствам ВТСП материалов в области сверхпроводящего перехода. Проведено также рассмотрение теоретических работ, связанных с проблемой сверхпроводящего фазового перехода в слоистых ВТСП соединениях. Интервал температур, близких к критической температуре Тс, можно рассматривать как состоящий из трех областей, в каждой из которых резистивное поведение определяется своим механизмов При температурах, больших Тс, зависимость R(T) имеет особенности, связанные с существованием псевдощели в ВТСП материалах (первая область), непосредственно вблизи Тс проявляются сверхпроводящие флуктуации (вторая область), в нижней части перехода и ниже Тс резистивность связана с движением термически возбужденных вихрей (третья область). В данной работе измерение и анализ ре-зистивных свойств тонких ВТСП пленок проведены во всех этих областях и результаты изложены соответственно температурным областям 1 - 3 в главах 3

5. Во второй главе описана измерительная установка и свойства и технология получения исследованных образцов. В последней части работы - заключении изложены выводы и основные результаты исследования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1). Впервые величина псевдощели в УВагСизС^ и Bi2Sr2Ca2Cu3Oi0 определена путём анализа зависимости сопротивления этих материалов от температуры. Впервые получена зависимость псевдощели от температуры.

2). Предложено простое физическое описание добавочной проводимости ВТСП материалов с пониженной концентрацией носителей в области псевдощелевого состояния. Предложена формула, описывающая температурную зависимость добавочной проводимости.

3). Показано, что сложный характер вольтамперных характеристик (ВАХ), измеренных на плёночных образцах УВа2Сиз07^ в области сверхпроводящего перехода, отражает переход от трёхмерного к двумерному поведению системы носителей. ВАХ при небольших напряжениях и зависимость критического тока от температуры описываются теорией Йенсена -Минхагена для слоистых сверхпроводников с конечной связью между слоями (трёхмерное поведение), а при достаточно больших напряжениях ВАХ имеют степенной характер V ~ в соответствии с теорией Бере-зинского-Костерлица-Таулеса (БКТ) для двумерного случая.

4). Показано, что при понижении температуры добавочная проводимость, связанная с псевдощелевым состоянием, плавно переходит в флуктуаци-онную проводимость, описываемую теорией Асламазова - Ларкина.

Научная и практическая значимость работы.

3). Результаты исследования резистивных свойств плёночных образцов YBCO при температуре ниже и немного выше критической, с одной сто роны, дают новую информацию о сложном характере сверхпроводящего перехода в ВТСП материалах, а с другой стороны, они играют существенную роль при определении перспективы применения этих материалов в криоэлектронике.

Положения, выносимые на защиту:

1). Установлено, что добавочная проводимость, которая в ВТСП материалах с пониженной концентрацией носителей наблюдается в широком интервале температур Т > Тс, следует температурной зависимости с экспоненциальным сомножителем ехр (Д7Т). Показано, что предложенная формула, описывающая добавочную проводимость и допускающая простую физическую интерпретацию, позволяет определить величину псевдощели и её температурную зависимость.

2). Установлено, что выше температуры сверхпроводящего перехода флук-туационная проводимость в интервале ~ 10 К описывается теорией Асла-мазова - Ларкина. В непосредственной окрестности перехода флуктуаци-онная проводимость имеет трёхмерный характер, а при повышении температуры происходит переход в режим двумерной флуктуационной проводимости.

3). Установлено, что при температурах ниже критической и относительно небольших напряжениях на образце зависимость V(I) описывается феноменологической теорией слоистых сверхпроводников с конечной связью между слоями Йенсена - Минхагена. Показано, что зависимость критического тока от температуры также описывается этой теорией.

Благодарности. Автор выражает благодарность своим коллегам, оказавшим существенную помощь в проведении исследований: Ю.А.Бойкову, П.Г.Симонову, А.В.Суворову, А.А.Яковенко, М.А.Шахову, М.О.Сафончику, Д.В.Шамшуру. Автор благодарен заведующему лабораторией Р.В.Парфеньеву за многолетнюю поддержку и терпение. Автор благодарен М.П.Волкову за руководство работой на заключительном этапе.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

5.8. Выводы.

1 .Эпитаксиальные плёнки слоистого высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3075 с умеренной анизотропией проявляют трёхмерные транспортные свойства как при токах ниже критического, так и некотором интервале токов выше критического, что является следствием конечной величины связи между слоями, влияние которой описано в теории теорией Йенсена-Минхагена.

2. Зависимость критического тока от температуры в непосредственной близости к критической температуре совпадает в пределах точности измерений с температурной зависимостью тока распаривания в соответствии с теорией Йенсена-Минхагена.

3. Вольтамперные характеристики при достаточно больших токах имеют степенной характер, показатель степени испытывает скачок, а значения характерных температур Тбкт и Тсо, определённые по зависимости показателя степени от температуры и по зависимости сопротивления от температуры при Т>ТС практически совпадают, таким образом, система носителей тока в материале описывается торией топологического фазового перехода Березинского-Костерлица-Таулеса, то есть, является двумерной.

4. Изменение размерных свойств системы носителей происходит под действием транспортного тока, таким образом, в слоистом сверхпроводящем материале при достаточно большом токе происходит подавление связи между проводящими слоями.

5. Значение температуры перехода БКТ, определённой как температура скачка степени, меньше критической температуры, определённой по нулю сопротивления, что подтверждает трёхмерный характер сверхпроводящего перехода (перехода к нулевому значению сопротивления).

6. Наблюдаемая выше критической температуры зависимость сопротивления от магнитного поля удовлетворительно объясняется как результат добавления в образец к существующим термически возбуждённым двумерным вихрям вихрей от внешнего поля, что даёт дополнительное подтверждение применимости теории БКТ, а, следовательно, двумерности свойств системы носителей в некоторой области температур, превышающих критическую.

Заключение.

Ниже изложены основные результаты и выводы, полученные в диссертации:

1. На основе анализа температурной зависимости сопротивления пленок УВагСизСЬ-в с пониженной концентрацией носителей предложена аналитическая формула для температурной зависимости добавочной проводимости Эта формула может быть интерпретирована в рамках представления о псевдощелевом состоянии как содержащем некогерентные сверхпроводящие пары. Параметр этой формулы (числитель показателя экспоненты) совпадает по величине с псевдощелью, измеренной в YBCO при той же концентрации носителей оптическими методами, тем самым показано, что величина и температурная зависимость псевдощели могут быть получены из анализа добавочной проводимости.

2. Разработанный метод был успешно применён при анализе содержащих информацию о добавочной проводимости литературных данных по монокристаллам YBCO с различным легированием.

3. Впервые была получена подробная температурная зависимость псевдощели от температуры и проведено сравнение с результатами теории кроссовера БКШ - БЭК. Показано, что теория удовлетворительно описывает полученные температурные зависимости псевдощели для материалов с уровнем легирования, заметно меньшим оптимального. Для материалов с близким к оптимальныму легированием наблюдаемая корневая температурная зависимость псевдощели вблизи Т* свидетельствует в пользу того, что переход в псевдощелевое состояние является фазовым переходом второго рода.

4. При анализе добавочной проводимости в температурном интервале несколько выше критической температуры показано, что происходит изменение характера резистивности, связанное с возникающей флуктуационной когерентностью сверхпроводящих пар, описываемой теорией Асламазова - Ларкина. В низкотемпературной части сверхпроводящего перехода сопротивление определяется критическими флуктуациями, которые в слоистом сверхпроводнике в основном являются флуктуациями фазы параметра порядка, поэтому зависимость R(T) в этом интервале следует теории БКТ.

6. При больших токах в этом температурном интервале вольтамперные характеристики удовлетворяют описанию, даваемому теорией топологического фазового перехода для двумерных систем (теория БКТ). Наблюдаемое при увеличении тока изменение вида ВАХ позволяет сделать вывод о том, что транспортный ток достаточной величины разрушает связь между сверхпроводящими слоями в ВТСП купратах.

8. Определены необходимые технологические режимы и получены однофазные плёнки и керамики висмутовых купратов фазы 2223.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Прокофьев, Дмитрий Дмитриевич, Санкт-Петербург

1. Н.М. Планида. "Высокотемпературные сверхпроводники", 1996, Москва, Международная программа образования.

2. М. Oda, К. Ноуа, N. Momono, Т. Nakano, A. Sakail and М. Ido, "Strong pairing interaction and pseudogap behavior in underdoped B^S^CaQfcCW,

3. J. Phys. Chem Solids Vol 59, No. 10-12, pp. 2071-2073,1998..

4. А.Ф.Прекул, В.А.Рассохин, А.Б.Ролыциков, Н.И.Щеголихина, С.В.Ярцев. «О природе добавочной проводимости в высокотемпературной части сверхпроводящего перехода металлооксидных систем», СФХТ 1990, т.З, N3, с.381 -384.

5. K.Q.Ruan, Q.Cao, S.Y.Li, G.G.Qian, C.Y.Wang, X.N.Chen, L.Z.Cao, «The detailed transport property of the underdoped Bi-2212 system in the pseudogap state», Physica С 2001, v.351, p.402-408.

6. K. Segawa, Y. Ando, "Transport Anomalies and the Role of Pseudogap in the 60-K Phase ofУВа2Си307./ Phys. Rev. Let. 2001, V. 86, N 21, p.4907-4910.

7. K.Takenaka, K.Mizuhashi, H.Takagi, S.Uchida, «Interplane charge transport in YBa2Cu3075: spin-gap effect on in-plane and out-of-plane resistivity», Phys.Rev. 1994, В 50, N9, p.6534-37.

8. T.Watanabe, T.Fujii, A.Matsuda, «Anisotropic resistivities of precisely oxygen controlled single crystal Bi2Sr2CaCu208+8: Systematic study on «spin-gap» effect», Phys. Rev. Lett. 1997, v.79, N11, p.2113-2116.

9. T.Timusk, B.Statt. «THE PSEUDOGAP IN HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTORS: AN EXPERIMENTAL SURVEY» Rep. Progr. Physics 1999, v.62, N1,61-144.

10. B.Leridon, A.Defosvez, J.Dumont, J.Lesueur, «Coductivity of underdoped YBa2Cu307.8: evidence for incoherent pair correlations», Phys. Rev. Lett. 2001, v.87, N19, p. 1997007-1 -1997007 -4.

11. A.Matsuda, S.Sugita, T.Watanabe, «Temperature and doping dependence of the Bi2Sr2CaCu208+5 pseudogap and superconducting gap», Phys. Rev. 1999, В 60, N2,p.l377- 1390.

12. N.Miyakawa, P.Guptasarma, J.F.Zasadzinski, D.G.Hinks, K.E.Gray, «Strong dependence of the superconducting gap on oxygen doping from tunneling measurements in BijS^CaCuiOg^», Phys. Rev. Lett. 1998, v.80, N1, p.157-160.

13. V.V.Kabanov, J.Demsar, B.Podobnic, D.Mihailovic. «Quasiparticle relaxation dynamics in superconductors with different structures: theory and experiment on YBa2Cu307-8». Phys.Rev. 1999, В 59, 2, p.1497 1510.

14. V.M.Loktev, R.M.Quick, S.G.Sharapov, «Phase fluctuations and pseudogap phenomena», Phys. Reports 2001, N349, p. 1-123.

15. М.В.Садовский. «Псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках», УФН 2001, т.171, N5, с.539-564.

16. P.Pieri, G.C.Strinati, D.Moroni, «Magnetic field effect on the pseudogap temperature with precursor superconductivity», Phys. Rev. Lett. 2002, v.89, N12, p.127003.

17. Z.Konstantinovich, O.Laborde, P.Monceau, Z.Z.Li, H.Raffy «Normal state magnetoresistance in Bi2Sr2CaCu208+8 thin films with different oxygen contents», Physica В 1999, N259-261, p.569-570.

18. V.N.Zavaritsky, J.Vanaken, V.V.Moshalkov, A.S.Alexandrov, «Giant» normal state magnetoresistance of Bi2Sr2CaCu208+s», cond-mat/0308256, 2003.

19. T. Shibauchi, I. Krusin-Elbaum, Ming Li, M.P. Maley, P.H .Kes,

20. Closing the pseudogap by Zeeman Splitting in Bi2Sr2CaCu2Oy at High Magnetic Fields", Phys. Rev. Lett. 2001, v. 86, N25.

21. A.P. Jyengar, Jing-Jer Kao, Q. Chen, K. Levin, «А precursor superconductivity approach to magnetic field effects in the pseudogap phase», J. Phys. Chem. Solids 2002, N63, p. 2349-2351.

22. M.Onoda, J.Jchinose, T.Matsui. «Resistivity in spin-gap state of the t-J model», J. Phys. Soc. Japan 1998, v.67, N8, 2606-2609.

23. A.D.Arulsamy, P.G.Ong, M.T.Ong, «Pseudogap and conduction dimensionalities in high-Tc superconductors», cond-mat/0203164,2002.

24. В.П.Гусынин, В.М.Лаптев, С.Г.Шарапов, «Об особенностях формирования сверхпроводящего состояния в 2D металлических системах», ФНТ 1997, т.23, N8, с.816-823.

25. V.B.Geshkenbein, L.B.Ioffe, A.L.Larkin. «Superconductivity in a system with preformed pairs», Phys.Rev. 1997, В 55, N5, p.3173-3180.

26. V.M.Loktev, R.M.Quick, S.G.Sharapov, «Superconducting condensate formation in quasi-2D systems with arbitrary carrier density», Physica С 1999, N314, p.233-246.

27. E.Babaev, H.Kleinert. «Nonperturbative XY-model approach to strong coupling superconductivity in two and three dimensions", Phys. Rev. В 1999, v.59, N18, p.12083-12089.

28. K.Levin, Q.Chen, J.Kostin, «Short coherence length superconductivity: generalization of BCS theory for underdoped cuprates», cond-mat /00031332000.

29. E.Babaev, H.Kleinert. «Crossover from weak to strong coupling superconductivity and to normal state with pseudogap», Cond-mat/9804206,1998.

30. В.Буккель, «Сверхпроводимость», Москва, 1975, Издательство «Мир».

31. Л.Г.Асламазов, А.И.Ларкин, «Влияние флуктуаций на свойства сверхпроводника при температурах выше критической», ФТТ 1968, т. 10, в.4, с. 11041111.

32. T.A.Friedman, J.P.Rice, J.Giaputzakis, D.M.Ginsberg. «In-plane paraconductivity in a single crystal of superconducting YBa2Cu307.6», Phys.Rev.B 1989, v.39, N7, p.4258-4266.

33. W.E.Lawrence, S.Doniach. Proceedings of die Twelfth Int. Conf. on Low Temp. Phys., 1970, Kyoto, ed. by Kanda.

34. R. S. Thompson. "Microwave, Flux Flow, and Fluctuation Resistance of Dirty Type-II Superconductors" 1970, Phys. Rev. B, V.l, N1, p.327-335.

35. R.Hopfengartner, B.Hensel, G.Saemann-Ishenko, «Analysis of the fluctuation -induced excess dc conductivity of epitaxial УВагСизО?-» films: influence of a short- wavelength cutoff in the fluctuation spectrum», Phys. Rev.B 1991, v.4, N2, p.741-749.

36. L.Reggani, L.Vaglio, A.A. Varlamov. "Fluctuation conductivity of layered high-Tc superconductors: A theoretical analysis of recent experiments". Phys. Rev. B, 1991, V. 44, №17, p.9541 9546

37. А.И. Головашкин, K.B. Мицен, Г.П. Мотулевич, Ч. Шукуров. "Размерность флюктуаций и возможное влияние плоскостей двойникования на температурную зависимость сопротивления вблизи Тс в монокристаллах УВагСизОт-х " СТХФ, 1992, Т.5, №12 С.2205 14.

38. M.R. Putti, M.R. Cimberle, С. Folrdeghini, G. Gerassano, D. Marre, A.A. Varlamov, L. Carrera. "Paraconductivity of YBCO thin films with different anisotropy factors". Physica С, 1999, №314,247 53.

39. J.Mao, D.H.Wu, J.L.Peng, R.L. Greene, S.M. Anlage. "Anisotropic surface impedance of YBa2Cu307-6 single crystals". Phys. Rev. B, 1995, V.51,№5, p. 3316 -3319.

40. G.Blatter, M.V. Feigelman, V.B. Geshkenbein, A.I. Larkin, V.M. Vinocur, "Vortces in high-temperature supercoductors". Reviews of Mod. Phys., 1994, V.66, №4, p. 1125 1388.

41. В В. Шмидт Введение в физику сверхпроводников. Изд. второе. Москва, 2000. МЦНМО.

42. P. Minhagen, "Universal resistive transition for two-dimensional superconductors", Phys. Rev. B, 1981, V. 24, №12 p. 6758 61.

43. A.T.Fioiy, A.F.Hebard, W.I.Glaberson. "Superconducting phase transitions in indium/indium-oxide thin-film composits." Phys. Rev. В 1983, v.28, N9, p.5075-5087.

44. B.I. Halperin, D.R. «Nelson Resistive transition in superconducting films", Journal of Low Temperature Physics, 1979, V. 36, Nos. 5/6, p.599 615.

45. J.Pearl. Appl. Phys. Lett., 1964, N65, p.65-66.

46. M.R. Beasley, J.E. Mooij, T.P. Orlando. "Possibility of vortex-antivortex pair dissociation in two-dimensional superconductors." Phys. Rev. Letters, V.42, N 17, 1979, p.l 165- 1168.

47. N.C.Yeh, C.C.Tsueu. "Quasi-two-dimensional phase fluctuations in bulk superconducting YBa2Cu307 single crystals". Phys. Rev. B, 1989, V.39, N13, p. 9708-9711.

48. Q.Y. Ying, H.S. Kwok. "Kosterlitz-thouless transition and conductivity fluctuations in Y-Ba-Cu-0 thin films". Phys. Rev. B, V.42, N 4, 1990, p.2242 -2247.

49. V.Persico, V.Catadella, F.Fontana, P.Minnhagen. "Vortex fluctuations in BSCCO and YBCO". Physica C, 1996, N260, p.41-51.

50. N.S.Yeh, C.C.Tsuei. "Quasi-two-dimensional phase fluctuations in bulk superconducting YBa2Cu307.5 single crystals", Phys. Rev. В 1989, v.39, N13, p.9707-9709.

51. P.C.E. Stamp, L. Forro, C. Ayache. "Kosterlitz Touless transition of fluxless solitons in superconducting YBa2Cu307.8 single cristals." Phys. Rev. B, 1988, v.38, N4, p.2847-2850.

52. M.Ban, T.Ichiguchi, T.Onogi. "Power laws in the resistive state in high-Tc superconductors." Phys. Rev. B, 1989, v.40, N7, p.4419-4422.

53. Л.И. Глазман, A.E. Кошелев. "Критическое поведение слоистых сверхпроводников". ЖЭТФ, 1990, т. 97, N4, с.1371 -1378.

54. Freltoft, H.J. Jensen, P. Minnhagen. "Evidence for intrinsic critical current density in high Tc superconductors", Solid State Communications", 1991, V. 78, N1, p. 635-638.

55. A.Crisan, S.N.Gordeev, S.Manton, A.P.Rassau, S.Popa, C.Beduz, P.A.J, de Groot, L.Taillefer. "Investigations of the zero-field (a,b)-plane conductivity of УВа2Сиз07.8 near the critical temperature." Physica С 309 (1998) 1-7.

56. G. Balestrino, A. Crisan, D.V. Livanov, E. Milani, V. Montuori. "Two-• dimensional vortex and phase fluctuations from current-voltage characteristics of

57. Bi2Sr2CaCu208+x films with various oxygen contents". Phys. Rev. В 1995-И, V. 51, Nol4,, p.9100 9105.

58. S.W. Pierson. "I-T phase diagram of vortices in layered superconductors." Phys. Rev. Letters, 1995, V. 74, Nol2, p.2359 2362.

59. S.W. Pierson. "Length-scale-dependent layer decoupling and critical fluctuations in high-temperature superconductors". Phys. Rev. В, V. 54, Nol, 1996-1, p.688 692. ! S.W. Pierson. "Current-temperature phase diagram of layered superconductors".

60. Phys. Rev. В, V. 55, No21,1997-1, p.14536 14542.

61. Р.И. Солоухин «Методы физических измерений», Новосибирск, 1975 Изд. ф «Наука». «Определение теплоёмкости модуляционным методом», с.285-290.

62. Д.Д. Прокофьев. «Управляемый стабилизатор температуры маностата»,I

63. Приборы и техника эксперимента, 1985, №4, с.225 226.I

64. М.П. Волков, В.Н. Васильев, А.И. Егоров, В.Д. Наумчик, Р.В. Парфеньев,

65. Д.Д. Прокофьев, Д.В. Смирнов, В.Б. Трофимов, В.А. Фотиев. "Исследование технологии синтеза ВТСП -керамики системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O". 1990, Препринт ФТИ им. А.Ф. Иоффе №1444,12 стр.

66. А.В. Амелин, М.П. Волков, В.Н. Васильев, А.И. Егоров, В.Д. Наумчик, Д.Д. Прокофьев, Д.В. Смирнов, В.Б. Трофимов. "Исследование влияния технологии синтеза на внутреннюю структуру и электрофизические свойства

67. ВТСП-керамики системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O", Физика твёрдого тела 1991, т.ЗЗ, №5, С.1416-1421.

68. A.B. Суворов, A.A. Яковенко, Т.Б. Жукова, Д.Д, Прокофьев, В.В. Третьяков. "Управление составом сверхпроводящих плёнок в системе Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O в процессе кристаллизации и отжига". Сверхпроводимость: физика, химия, техника, 1994, т.7, №2, с.344 350.

69. Ю.А. Бойков, З.Г. Иванов, Е. Олсон, В.А. Данилов, Т. Клаесон, М. Щеглов, Д. Эртс, "Причины формирования кристаллов, ориентированных осью с параллельно плоскости подложки в плёнках УВагСизОт-х". ФТТ, 1995, т.37, №3, с.880 895.

70. D.D. Prokofiev, M.P. Volkov, Yu.A. Boikov. "The magnitude and temperature dependence of pseudogap in YBCO obtained from resistance measurements", 23 Int. Conf. on Low Temp. Phys., Kyoto, Japan, 2002, LT2680.

71. Д.Д. Прокофьев, М.П. Волков, Ю.А. Бойков. «Величина и температурная зависимость псевдощели в YBCO, полученные из резистивных измерений», 2003, Физика твёрдого тела т.45, №7, c.l 168 1176.

72. A. Vyas, С.С. Lam, L.J. Shen. "Thermal excitation measured by resistivity measurement on the Mg-doped high temperature superconductors". Physica С 2000, 341 -348, p. 935.

73. D. Mihailovic, B. Podobnic, J. Demsar, G. Wagner, J. Evetts. J. Phys. Chem. Solids 59,10-12, p. 1937 (1998).

74. Y.Matsuda, A.Fujiama, S.Komiama, S.Hikami, A.G.Aronov, T.Terashima,Y.Bando. . Superconducting fluctuation in the Hall conductivity: An estimation of skew-scattering lifetime in YBa2Cu307. deiia Phys. Rev. 1992, В 45, 9, p. 4901 -4904.

75. Волков М.П., Прокофьев Д.Д., Бойков Ю.А. "Вольтамперные характеристики эпитаксиальных пленок YBCO в области сверхпроводящего перехо-да.'Тезисы 30 Совещания по физике низких температур,Дубна,ч1 ,с64-65,1994

76. Д.Д.Прокофьев, М.П.Волков, Р.В.Парфеньев."Пороговый ток перехода кнелинейности вольтамперных характеристик тонких плёнок YBCO в области перехода."33 совещание по физике низких температур, 2003, Екатерин-бург.Тезисы доклада.Секция S, с.97-98

77. А.С.Артёменко, И.Г.Горлова, Ю.И.Латышев. Письма в ЖЭТФ, 1989, т.49, 352, 566.

78. И.Г. Горлова, Ю.И. Латышев. Эквивалентность влияния слабого магнит» ного поля и тока на сопротивление монокристаллов Bi2Sr2CaCu20x ниже температуры перехода Березинского-Костерлица-Таулесса. Письма в ЖЭТФ, 1990, т. 51, вып. 4, с. 197-200.

79. В. Khaykovich, D.T. Fuchs, К. Teitelbaum, Y. Myasoedov, E. Zeldov, T. Tamegai, S. Ooi, M. Konczykowski, R.A. Doyle, S.F.W.R. Rycroft. Current-induces decoupling of vortices in Bi2Sr2CaCu208. PB 1999.r