Транспортные свойства радиационно-разупорядоченных соединений с сильными электронными корреляциями

Карькин, Александр Евгеньевич

Транспортные свойства радиационно-разупорядоченных соединений с сильными электронными корреляциями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Карькин, Александр Евгеньевич АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Екатеринбург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Транспортные свойства радиационно-разупорядоченных соединений с сильными электронными корреляциями»

Автореферат диссертации на тему "Транспортные свойства радиационно-разупорядоченных соединений с сильными электронными корреляциями"

На правах рукописи

ии^054015

КАРЬКИ II

Александр Евгеньевич

ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА РАДИАЦИОННО-РАЗУПОРЯДОЧЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ С СИЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ КОРРЕЛЯЦИЯМИ: ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ И СИСТЕМЫ С ТЯЖЕЛЫМИ ФЕРМИОНАМИ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Екатеринбург - 2007

003054015

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте физики металлов Уральского отделения Российской академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Прекул А. Ф.

доктор физико-математических наук, профессор Медведев М. В.

доктор физико-математических наук, профессор Алексеев П. А.

Ведущая организация: Казанский государственный

университет им. Н. И. Лобачевского

Защита состоится 27 апреля 2007 г. в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу:

620041, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан 7 февраля 2007 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 004.003.01 доктор физико-математических наук

Лошкарёва Н. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Интерес к сильно коррелированным системам, у которых характерная энергия кулоновского взаимодействия порядка ширины зоны, исключительно возрос после открытия в конце прошлого века двух новых классов материалов: высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и систем с тяжелыми фермионами (ТФ). Наиболее удивительное свойство этих двух систем - сверхпроводимость (СП) с необычным (возможно, не фононным) механизмом спаривания и необычной симметрией параметра порядка (¿-типа). В системах типа ВТСП на необычный механизм спаривания указывает уже само существование очень высоких температур СП перехода Тс~ 100 К. В системах типа ТФ - тот факт, что в СП участвуют аномально тяжелые носители заряда с эффективной массой т порядка сотен электронных масс /пе. Проявлением сильных электронных корреляций в этих системах является близость СП составов к антиферромагнитному (АФМ) и к электронному металл-диэлектрик (ПМД) переходам, наличие локализованных магнитных моментов на магнитоактивных атомах (Си в ВТСП системах, Се в ТФ системах) [1].

Общим для ВТСП и ТФ систем является тот факт, что СП возникает вблизи т. н. квантовой критической точки, разделяющей, как правило, АФМ и парамагнитные области на фазовой диаграмме Т - х, где в качестве внешнего параметра х может быть концентрация легирующего элемента, давление или другой подходящий параметр, изменение которого приводит к подавлению АФМ упорядочения [2]. Зависимость Т0 от х имеет вид кривой с максимумом (рис. 1), СП исчезает при движении в сторону парамагнитной области, так что есть все основания предполагать тесную связь электронов проводимости с локализованными магнитными моментами, которая обуславливает нефононный механизм СП в рассматриваемых соединениях.

Отличительная особенность нормального состояния этих систем - это неФерми-жидкостное (НФЖ) поведение, наблюдаемое в окрестности существования СП. Несмотря на внешнюю схожесть фазовых диаграмм для ВТСП и ТФ систем (рис. 1), их температурный (энергетический) масштаб существенно различается. Если в ВТСП системах температура Нееля 7н ~ 300 К, а температура сверхпроводящего перехода Тс ~ 100 К, то в ТФ системах эти величины значительно ниже, ~ 10 К и Тс ~ 1 К. Это связано как с различными величинами магнитных моментов на атомах Си и Се, так и различными концентрациями носителей заряда и, соответственно,

различными величинами спин-спинового взаимодействия локализованных магнитных моментов и электронов проводимости.

Рис. 1. Фазовые диаграммы для ВТСП (слева) и ТФ (справа) систем. Обозначения: ММ - магнитный металл, АФМ - антиферромагнитный изолятор, СП - сверхпроводимость, ФЖ - Ферми-жидкость, НФЖ - не-Ферми-жидкость

Вся имеющаяся в настоящее время совокупность экспериментальных данных и теоретических исследований свидетельствует в пользу того, что электронные состояния, ответственные за возникновение необычной СП и НФЖ поведения, определяются сильным взаимодействием электронов проводимости и магнитоактивных атомов. Однако остается невыясненным, насколько важен атомный порядок для формирования этих уникальных состояний в ВТСП, ТФ и других системах с сильными электронными корреляциями и каким образом трансформируются электронные состояния при атомном разупорядочении. Чтобы лучше понять эффекты разупорядочения в этих чрезвычайно сложных системах, необходимо изучить влияние атомного беспорядка на свойства нормального и сверхпроводящего состояний более простых систем.

отнесены к сильнокоррелированным системам, а также два относительно новых сверхпроводника на основе магния: М^'В2 и М£С№3.

Цели и задачи исследования.

Основной целью данной работы являлось исследование особенностей электронных состояний систем с сильными электронными корреляциями (высокотемпературных сверхпроводников, соединений с тяжелыми фермионами и других) с помощью метода радиационного разупорядочения.

Для достижения этой цели решались следующие конкретные задачи:

(1) изучить влияние радиационного разупорядочения (дефектов атомного масштаба) на свойства сверхпроводящего и нормального состояний классических сверхпроводников II рода, относящихся к системам с сильным электрон-фононным взаимодействием;

(2) исследовать поведение гальваномагнитных свойств металлических соединений с относительно низкой (1017 - 1019 см-3) концентрацией носителей заряда при радиационном разупорядочении для выяв.> тения специфических особенностей щелевых (псевдощелевых) электронных состояний, в том числе, в системах с анизотропным электронным транспортом;

(3) исследовать влияние разупорядочения на электрические и ма1 нитные свойства в сверхпроводящем и нормальном состояниях высокотемпературных сверхпроводников, а также их электронных и структурных аналогов - оксидных соединений с анизотропным (квазидвумерным) транспортом;

(4) для выяснения роли кристаллического порядка в формировании электронных состояний в соединениях с тяжелыми фермионами изучить влияние разупорядочения на электронные свойства систем с различными типами основного состояния: антиферромагнетиков, сверхпроводников и соединений с аномально большой электронной массой, обнаруживающих Ферми-жидкостное или не-Ферми-жидкостное поведение электронных свойств.

Научная новизна полученных результатов

носителей заряда 1п,В12-.Лез, РЬБе, ЩЭе, 0)-А1РсЖе показано, что радиационное разупорядочение является эффективным методом изучения особенностей электронных состояний упорядоченных кристаллов.

(1) Установлено, что радиационное разупорядочение приводит к быстрой и полной деградации сверхпроводимости в ВТСП соединениях УВа2Си3Оа, (Ш-Се)2Си04 и В128г2СаСи208. Обнаружено, что поведение электронного транспорта в этих системах характерно для диэлектрического состояния: экспоненциальный в зависимости от концентрации дефектов рост электросопротивления и его отрицательный температурный коэффициент наблюдаются при относительно малом беспорядке, в том числе, и для сверхпроводящих образцов. Показано, что электронные состояния ВТСП соединений характеризуются чрезвычайной близостью к переходу металл-диэлектрик, радиационное разупорядочение приводит к разрушению когерентных электронных состояний, образованных за счет взаимодействия электронов проводимости с локализованными магнитными моментами, на две относительно слабо взаимодействующие подсистемы: локализованные на атомах Си магнитные моменты и локализованные электроны.

(2) Установлено, что в соединениях, относящихся к системам с тяжелыми фермионами: антиферромагнетиках (СеСи2Се2> СеРс12Ое2 и СеР<12812), сверхпроводниках (РгС^вЬп и ЬаИщБЬ^), системах с Ферми-жидкостным (СеСив) и не-Ферми-жидкостным (Се№2Се2, СеСи2812) поведением радиационное разупорядочение приводит к подавлению антиферромагнитного или сверхпроводящего упорядочения, разрушению сильно взаимодействующей системы электронов проводимости и локализованных магнитных моментов на две подсистемы: локализованные магнитные моменты и слабо связанные с ними электроны проводимости.

(3) Установлено, что уменьшение температуры сверхпроводящего перехода в соединениях М§В2 и М§С№3, наблюдаемое при радиационном разупорядочении, связано с уменьшением плотности электронных состояний на уровне Ферми. Показано, что соединения этого типа относятся к сверхпроводникам с сильным электрон-фононным взаимодействием.

(4) На основе анализа влияния радиационного разупорядочения на гальваномагнитные свойства соединений 1п^В12_Дез, РЬБе, Те, ЩБе, (¡)-А1Р(Же и пиролитического графита при облучении 5-МэВ электронами и быстрыми нейтронами показано, что радиационные эффекты обусловлены образованием примесных уровней (зон), приводящим к эффективному сдвигу уровня Ферми.

Научная и практическая значимость работы

Результаты, полученные при изучении радиационных эффектов в исследованных упорядоченных соединениях, являются важными для развития представлений о микроскопических механизмах, ответственных за возникновение сверхпроводимости с нефононным механизмом и необычной симметрией параметра порядка. Полученные новые экспериментальные данные о роли кристаллического порядка, нарушение которого в высокотемпературных сверхпроводниках и системах с тяжелыми фермионами приводит к подавлению специфических электронных состояний, ответственных за их уникальные электронные свойства, являются основой для дальнейших теоретических разработок этой проблемы, в частности, учета особой роли дефектов атомного масштаба.

Результаты, полученные при изучении радиационных эффектов в исследованных упорядоченных соединениях, являются важными для определения возможных физических механизмов формирования экстремальных свойств материалов, для разработки методов радиационной модификации свойств материалов (направленное изменение магнитных и электрических свойств), поиска новых радиационно-стойких функциональных материалов, применяемых в практике, в том числе, для ядерной и термоядерной энергетики.

Основные положения, выносимые на защиту

(1) Экспериментальные результаты о влиянии атомного разупорядочения на свойства нормального и сверхпроводящих состояний соединений ГУ^В2 и

анализ которых показывает, что уменьшение температуры сверхпроводящего перехода происходит, в основном, вследствие уменьшения плотности электронных состояний на уровне Ферми, что свидетельствует об электрон-фононном механизме сверхпроводимости в этих соединениях.

(2) Экспериментальные результаты о влиянии электронного и нейтронного облучений на зависимости электросопротивления и эффекта Холла от температуры, магнитного поля и высокотемпературного отжига анизотропных монокристаллов 1пхВ12_хТез, Те и кристаллов с кубической структурой РЬБе, НдБе. Наблюдаемые изменения концентрации носителей заряда при радиационном разупорядочении как следствие сдвига уровня Ферми из-за увеличения плотности радиационных дефектов, несущих эффективный заряд.

(3) Эффект индуцированного радиационным разупорядочением увеличения низкотемпературной величины электросопротивления на 3

порядка в квазикристалле (¡)-А1РсШ.е, возникающий вследствие размытия псевдощели вблизи уровня Ферми.

(4) Результаты влияния низкотемпературного (80 К) облучения быстрыми нейтронами на свойства нормального и сверхпроводящего состояний ВТСП-соединений УВагСизО^, (Ш-Се)2Си04 и В12Зг2СаСи208, транспортные свойства оксидных соединений Коз\У03 и Саг-^гДиО*, пиролитического графита. Обнаруженные в ВТСП-соединениях эффекты полной деградации сверхпроводимости и экспоненциального (в зависимости от флюенса облучения) роста электросопротивления, свидетельствующие о близости ВТСП систем к переходу металл-диэлектрик и возникающем при радиационном разупорядочении разрушении когерентных электронных состояний, ответственных за «необычную» сверхпроводимость, на две относительно слабо взаимодействующие подсистемы: локализованные на атомах Си магнитные моменты и локализованные электроны.

(5) Обнаруженную методом радиационного разупорядочения в системах с тяжелыми фермионами совокупность следующих результатов:

- сильную чувствительность электронных состояний, соответствующих когерентному движению носителей с большой эффективной массой, к индуцированному облучением кристаллическому беспорядку, на примере антиферромагнетиков СеСигОег, СеРс^Оег, СеРс^г, систем с Ферми-жидкостным (СеСи6) и не-Ферми-жидкостным (Се№2Се2, СеСи2512) поведением низкотемпературных свойств;

- быстрое подавление разупорядочением сверхпроводимости в РгОз45Ь12 и ЬаЯщЗЬи, свидетельствующее о необычном механизме сверхпроводимости в соединениях этого типа.

Достоверность полученных результатов и обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечивается широким набором экспериментальных данных, полученных комплексом современных экспериментальных физических методов, согласием ряда результатов с данными, полученными другими авторами, использованием современных теоретических представлений для анализа и трактовки экспериментальных результатов.

Апробация работы.

высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1991); Международных конференциях "Новые механизмы и материалы сверхпроводимости" (Беркли, 1987); I (Интерлакен, 1988), Ш (Каназава, 1991), IV (Гренобль, 1994), V (Пекин, 1997), VII (Рио-де-Жанейро, 2003) и VIII (Дрезден, 2006); IV (2001), V (2003) и VI (2005) международных уральских семинарах «Радиационная физика металлов и сплавов» (Снежинск); Международном совещании по высокотемпературным сверхпроводникам и новым неорганическим соединениям (Москва-Петербург, 2001); ХХХП1 Совещании по физике низких температур (Екатеринбург, 2003); 1-м Всероссийском совещания по квазикристаллам (Москва, 2003) 11 Международной конференции по узко-щелевым полупроводникам (Буффало, 2003); Международных конференциях по сильно коррелированным системам (Карлсруэ, 2004 и Вена 2005); XVIII совещании по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния (Заречный, 2004); 16 Международной конференции по высоким магнитным полям в физике (Таллахасси, 2004); Первой международной конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» (Москва, 2004); XVI Уральской международной зимней школе по физике полупроводников, (Екатеринбург-Кыштым, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 32 статьи в рецензируемых российских и зарубежных журналах и 1 статья в сборнике трудов.

Личный вклад автора.

Диссертация является обобщением многолетних исследований автора, начиная с 1987 года, выполненных непосредственно им и заключающихся в общей постановке цели и задач исследования, проведении измерений гальваномагнитных свойств образцов, обработке и анализе результатов, интерпретации и обобщении полученных данных, формулировке выводов.

Моно- и поликристаллические образцы, использованные в исследованиях, предоставлены В. В. Щенниковым, Н. М. Чеботаевым, С. В. Наумовым, Ю. Н. Акшенцевым, В. Л. Кожевниковым, С. М. Чешницким, В. Г. Зубковым, С. В. Мошкиным, М. Ю. Власовым, В. А. Кульбачинским, Е. П. Скипетровым, А. М. Балбашовым, W. Sadowski, Е. Walker Z., A. Ren, G. С. Che, S. J. Poon, V. Srinivas, O. Rapp S., Nakatsuji, Y. Maeno.

Облучения образцов 5-МэВ электронами проведены С. Е. Даниловым, В.

A, Арбузовым. Облучения быстрыми нейтронами при температуре жидкого азота проведены совместно с В. Д. Пархоменко.

Обсуждение результатов проводилось совместно с Б. Н. Гощицким, М. В. Садовским, С. А. Давыдовым, А. В. Мирмельштейном, В. И. Ворониным, В.

B. Щенниковым, С. В. Верховским, В. Л. Кожевниковым, С. М. Чешницким, В. Г. Зубковым, В. А. Кульбачинским, О. Ыарр, У. Маепо.

Измерения на СКВИД-магнетометре облученных кристаллов ¥Ва2Сиз07 и обсуждение результатов проведены совместно с И. Бгугпсгак, Н. Згутсгак, М. Вагап.

Структура диссертации

Диссертация состоит из 9 глав, включающих введение, заключение, основные результаты и приложение, изложена на 203 страницах, включая 1 таблицу, 82 рисунка, список литературы из 205 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Введение

Обосновывается актуальность темы исследований, формулируются цели, задачи работы и результаты, выносимые на защиту, отмечена научная новизна и практическая ценность, указан личный вклад, описан использованный для решения поставленных задач метод радиационного разупорядочения, а также рассмотрены особенности электронного транспорта в системах с сильными электронными корреляциями, являющихся основным объектом данной работы.

Традиционный метод экспериментального исследования природы физических свойств твердого тела состоит в том, что исходная система подвергается некоторому внешнему воздействию, роль которого может играть как приложение внешних полей (например, давления, температуры или магнитного поля), так и изменение химического состава (легирование). Изучение отклика кристаллов на такое воздействие позволяет получать уникальную информацию об особенностях их электронной и решеточной подсистем, определяющих физические свойства вещества в исходном (невозмущённом) состоянии. Легирование приводит, в общем случае, к возникновению химического (изменение стехиометрического состава) и атомного (появление статических атомных смещений) типов беспорядка. Оба этих эффекта имеют, как правило, соизмеримые величины и их трудно

разделить.

Разупорядочение «в чистом» виде, т. е. без изменения стехиометрического состава, можно получить несколькими способами (закалка, деформация, осаждение тонкой пленки и т. д.), однако наилучшим методом является облучение высокоэнергетическими частицами (быстрые нейтроны, электроны с энергией несколько МэВ и т. д.).

Преимуществами метода являются:

(1) сохранение стехиометрического состава вещества и, соответственно, среднего числа электронов на атом;

(2) возможность сохранения микрооднородности образцов;

(3) возможность плавного (дозированного) изменения концентрации радиационных дефектов;

(4) обратимость процесса при высокотемпературном отжиге облученных образцов, что позволяет восстанавливать на одном и том же образце (монокристалле) любое промежуточное или исходное состояния.

Метод радиационного разупорядочения был успешно использован ранее для исследования свойств нормального и СП состояний интерметаллических соединений со структурами типа А-15 [3,], С-15 [4] и некоторых других [5]. Основной результат исследования соединений типа А-15 методом радиационного разупорядочения состоит в том, что изменения Тс удается описать в рамках теории сильного электрон-фононного взаимодействия, используя известные формулы Макмиллана [6]

^ Г ; м- „ ол, (1)

' 1.2 А-/1*(1 + 062Л)]

Л = Ы(Е?)<1г>/[М,<а}>], (2)

где Л — константа электрон-фононной связи, /л - экранированный кулоновскии псевдопотенциал, </Ъ> - усредненный по поверхности Ферми квадрат матричного элемента электрон-ионного взаимодействия, (Ц0% и <оЗ> - логарифмическая и квадратичная средние фононные частоты, соответственно, М, - масса иона, если определить электронные и фононные параметры (плотность электронных состояний на уровне Ферми Ы(ЕР) и средние фононные частоты) из измерений теплоемкости, то происходящих при разупорядочении изменений этих параметров как раз достаточно для того, чтобы описать наблюдаемые изменения (уменьшение или увеличение) Тс. Таким образом, механизм сверхпроводимости в соединениях этого типа является чисто фононным и, следовательно, высокие величины И(Ер) и присутствие низкочастотных фононных мод благоприятствуют сверхпроводимости [7, 8].

Другой важный результат, полученный при исследовании методом радиационного разупорядочения соединений этого типа, состоит в том, что в немагнитных соединениях типа интерметаллидов с электрон-фононным механизмом сверхпроводимости Тс всегда больше нуля, хотя может быть достаточно низкой. Это следует из того, что в этих соединениях никогда не обращается в нуль, также как всегда присутствует электрон-фононное взаимодействие, в том числе, и в аморфных металлах. Если разупорядочение приводит к быстрому и полному подавлению СП состояния, то для интерпретации такого поведения есть несколько возможных сценариев:

(1) механизм сверхпроводимости нефононный, при этом разупорядочение приводит к разрушению самого взаимодействия электронов с квазичастицами, которое ответственно за возникновение сверхпроводимости;

(2) в случае систем с относительно низкой концентрацией носителей и (или) сильными электронными корреляциями возможны различные эффекты, связанные с появлением псевдощели, т. е. с отсутствием вблизи уровня Ферми состояний с конечной электронной плотностью (например, кулоновская щель) или конечной подвижностью (электронная локализация);

(3) разупорядочение приводит к возникновению магнитной примеси, т. е. «дефектных» атомов, несущих магнитный момент;

(4) сверхпроводящий параметр порядка имеет ¿-волновую (а также р, /) симметрию.

Системы с сильными электронными корреляциями имеют некоторые особенности в процессах электронного транспорта, которые экспериментально проявляются, например, в виде необычных температурных зависимостей электросопротивления р(Т) и коэффициента Холла /?н(7) и существенно отличаются от поведения транспорта в «обычных» металлах. Эти особенности возникают из-за сильного электрон-электронного взаимодействия, приводящего к большим величинам параметра Аг в выражении

р(7) = ро + агт1, (3)

который в рамках модели Андерсона в пределе сильной связи [9, 10] имеет вид:

= (4)

где А2 выражен в единицах мкОм-см/К2, а объем элементарной ячейки У„и и концентрация носителей заряда п - в единицах А3 и А-3, соответственно.

Необычные зависимости р(Т) и Яц(Т) от Т возникают в случае преобладающего электрон-электронного рассеяния для двух групп

носителей с существенно различающимися величинами т и, соответственно, коэффициентов А2. Отметим, что в «обычных» металлах, где электрон-электронное рассеяние незначительно, Rh не зависит от Т.

На рис. 2 показана диаграмма в координатах А2 - п, где линиями показаны зависимости, описываемые выражением (4) для нескольких значений относительной эффективной массы т /те (здесь использовано среднее значение Vcen = 100 Á3) вместе с экспериментальными данными для обсуждаемых в данной работе соединений с сильными электронными корреляциями, показывающих квадратичную зависимость (ЛТ) в пределе низких температур.

Величина коэффициента Аг является в некотором смысле мерой электронных корреляций, которые существенны в узкозонных металлах и (или) в системах с большой величиной m*/me. С этой точки зрения, исследованные нами соединения можно условно разбить на 3 группы (рис. 2).

п, см"3

Рис. 2. Зависимость коэффициента при квадратичном члене низкотемпературного электросопротивлени я Aj (в плоскости аЬ) от концентрации носителей заряда п. Прямые линии

вычислены по

формуле (4) для нескольких значений относительной массы (т /те), точки -эксперимент

К первой относятся системы с легкими (m"lme < 1) электронами с относительно низкои концентрацией п = (10п - 1020) см (пиролитический графит, (ЬнВОгТез, PbSe и HgSe), ко второй - системы с тяжелыми фермионами (т /тс > 10 и п ~ 1022 см ), а к третьей - оксидные соединения ВТСП типа (Nd-Ce)2Cu04, Sr2Ru04 и K03WO3 с промежуточными значениями т*/тс = 1 - 10 и п = (1-1021 - 5-1022) см'3. Естественно, на этой диаграмме отсутствуют остальные соединения ВТСП типа и ТФ системы, показывающие НФЖ поведение, а также исследованные в данной работе Те и AlPdRe, для которых квадратичное поведение р(Т) в области низких температур не идентифицируется из-за чрезвычайно сильной температурной

10" 10" 10" 1020 1 02' 10й 1023 1x1 о24

зависимости концентрации носителей заряда.

Глава 2. Методики.

Приведены характеристики образцов и экспериментальные методики измерений гальваномагнитных свойств анизотропных монокристаллических образцов, разупорядоченных облучением быстрыми нейтронами и электронами, обсуждаются экспериментальные трудности, возникающие при измерениях сильно анизотропных кристаллов, облученных нейтронами и имеющих не оптимальные размеры.

Глава 3. Сверхпроводящие соединения с сильным электрон-фононным взаимодействием.

В данной главе приведены результаты исследования влияния нейтронного облучения при температуре Тт = (330+10) К на свойства двух сверхпроводящих соединений и М§СМз, причем основное внимание

уделено изучению сверхпроводящих свойств - температуры СП перехода Тс и второго критического поля Яс2.

Эти соединения, сразу после открытия в них СП, считались «подозрительными» с точки зрения механизма сверхпроводимости (нефононного или с необычной симметрией СП параметра порядка). В случае MgB2 основанием для этого является очень высокая величина Тс = 39 К [11], которая даже выше, чем Тс ~ 36 К в первом из открытых ВТСП соединений (Ьа-Ва)2Си04 [12], а интерес к системе М^С№3, связан с тем, что, согласно проведенным различными методами зонным расчетам, её основное состояние близко к ферромагнитному из-за присутствия узкого пика в Д^Е). расположенного на 45 МэВ ниже уровня Ферми [13].

В действительности, после открытия СП в М^В2 и в М§С№3 в 2001 г., многочисленные экспериментальные исследования показали, что механизм сверхпроводимости в этих соединениях, скорее всего, обычный электрон-фононный. В частности, параметр порядка в Л^Вг имеет обычную .у-волновую симметрию, хотя щель и имеет многокомпонентную природу. Таким образом, приведенные в данной главе результаты исследования влияния радиационного разупорядочения на СП свойства соединений М^Вг и К^СМз, которые были получены еще до детальных экспериментальных исследований, позволивших установить механизм сверхпроводимости в этих соединениях, являются, фактически, демонстрацией того, что следует ожидать в системах с сильным электрон-фононным взаимодействием.

Облучение нейтронами приводит к уменьшению Тс от 38 К до 5 К в М^>В2

(рис. 3) и от 7 К до 3 К в М§С№3 (рис. 4). Высокотемпературный отжиг приводит к постепенному увеличению Тс, и при Тт ~ 700°С практически полностью восстанавливает исходное значение Тс.

Зависимости р(Т) образца исходного, облученного и после

изохронных отжигов имеют вид «кривых с насыщением» (т.е. Ар!йТ уменьшается с ростом температуры), типичный для систем с сильным электрон - фононным взаимодействием типа №>38п или У351 [4]. Радиационное разупорядочение приводит к относительно слабым изменениям производной второго критического поля -д.Нсг1йТ в МдВ2 (рис. 3) и М§С№3 (рис. 4).

г, к

Рис. 4. Температурные зависимости второго критического ПОЛЯ #С2 исходного (1), облученного флюенсом быстрых нейтронов Ф = 5-Ю19 см-2 (2) и отожжённого при Ттп = (100 - 600)°С (3 - 8) поликристалла МяС№3.

Рис. 3. Температурные зависимости второго критического поля Нс2 для исходного (1), облученного флюенсом тепловых нейтронов Ф= 1Т019 см"2 (2) и отожженного при Т,т = (200 - 700)°С (3 -8) поликристалла N^132.

Так как для «грязных» сверхпроводников величина -АН^ЛТ связана с остаточным электросопротивлением ро, плотностью электронных состояний на уровне Ферми ЩЕр) и константой электрон-фононной связи Л простым соотношением

(-с1Яс2М7)Лпу = (8е*в/л)(1 + А)МЕр)рь, (5)

относительно слабое изменение -йНс21йТ при наблюдаемом росте Д, должно компенсироваться уменьшением М(ЕР).

Таким образом, основная причина деградации сверхпроводимости в М§В2 и М^С№3, также как и в других системах с сильным электрон-фононным взаимодействием, при атомном разупорядочении - уменьшение ЩЕр), которое возникает из-за размытия тонкой структуры в плотности электронных состояний вследствие потери кристаллического порядка (функция //(£) становится более гладкой, но А^р) не обращается в нуль).

Основной результат состоит в том, что для СП с электрон-фононным взаимодействием, согласно (2), X ~ ЩЕГ), поэтому Тс не должна уменьшаться строго до нуля, что, по-видимому, выполняется для большинства изученных к настоящему времени соединений, которые можно отнести к интерметаллидам с широкой зоной.

Глава 4. Соединения с низкой концентрацией носителей заряда

В этой главе рассматриваются радиационные эффекты в несверхпроводящих металлических системах с относительно низкой концентрацией носителей заряда на примере ЬгЗ^г-хТез, Те, РЬБе, графита, а также соединения с икосаэдрической структурой (с симметрией 5-го порядка) (0-А1Р<Ж.е. Так как в ВТСП соединениях важную роль в формировании электронных свойств играет квазидвумерный (сильно анизотропный) характер движения носителей заряда, особое внимание уделено изучению соединений со слоистой кристаллической структурой типа 1пхВ12-^Тез. Все исследованные соединения с низкой концентрацией носителей условно разбиты на три группы.

К первой группе относятся легированные полупроводники РЬЭе, 1Пд.В12-Дез, Те с относительно узкой (-0.1 - 0.3 эВ) энергетической щелью, а также полупроводник с нулевой щелью Металлическая проводимость

в области низких температур возникает здесь из-за небольших отклонений состава от стехиометрического или присутствия собственных дефектов, возникающих в процессе роста монокристаллов. Для этой группы легированных полупроводников характерны относительно высокие величины подвижностей при низких температурах, что указывает на зонный характер носителей заряда. Это связано, главным образом, с тем, что донорные (акцепторные) примесные уровни или примесные зоны лежат выше (ниже) дна (потолка) зоны проводимости (валентной зоны), так что даже при низких температурах транспорт осуществляется, в основном, свободными носителями заряда с высокой подвижностью.

Во вторую группу выделен пиролитический графит, который является классическим полуметаллом со слоистой кристаллической структурой и, соответственно, значительной анизотропией транспортных свойств. В отличие от соединений первой группы, графит облучался нейтронами при низкой температуре Тт ~ 80 К, что позволяет зафиксировать радиационные дефекты различного типа с концентрациями, которые, по нашим оценкам, на 1-2 порядка больше, чем для соединений предыдущей группы.

Икосаэдрический А1РсЖ.е выделен в отдельную группу, так как для этого соединения характер электронных состояний - предположительно псевдощелевой, что не является, однако, общепринятой точкой зрения. В

отличие от соединений предыдущих групп, свойства которых в исходном (необлученном) состоянии детально изучены как экспериментальными, так и расчетными методами, для А1Рё11е существуют довольно различные представления о характере электронного спектра в окрестности уровня Ферми.

Облучение нейтронами приводит к уменьшению Тс от 38 К до 5 К в М§Вг (рис. 3) и от 7 К до 3 К в М^С№3 (рис. 4). Высокотемпературный отжиг приводит к постепенному увеличению Гс, и при Т^ ~ 700°С практически полностью восстанавливает исходное значение Тс.

Зависимости р(Т) образца Г^С№з, исходного, облученного и после изохронных отжигов имеют вид «кривых с насыщением» (т.е. йрМТ уменьшается с ростом температуры), типичный для систем с сильным электрон - фононным взаимодействием типа №>зБп или У38ь Радиационное разупорядочение приводит к относительно слабым изменениям производной второго критического поля -йНст/ЛТ в 1^Вг (рис. 3) и М§С№з (рис. 4).

Г, К

Рис. 5. Температурные зависимости постоянных Холла Янас (/' || a, H || с) и Ruса (} II С, H II а) при Я = 12 Тл исходного (1), облученного флюенсом 1-Ю19 см-2 электронов с энергией 5 МэВ при Г = 250 К (2) и отожженного (2-5) монокристалла BlîTe.

Температурные зависимости удельного электросопротивления ра и анизотропии электросопротивления pJPa и температурные зависимости коэффициентов Холла /?нас и Кнса (рис. 5) показывают, что при облучении соединения В1гТе3 электронами с энергией 5 МэВ в нём возникают дефекты, эффективно «легирующие» материал. Облучение образца В12Те3 приводит к изменению знака /?нас и ^н™ (рис. 5), в исходном и облученном состояниях преобладающим типом носителей являются, соответственно, подвижные дырки и электроны.

При Т = 4.2 К в исходном образце наблюдали осцилляции р„ в поперечном и продольном магнитных полях, из облученных кристаллов удалось измерить осцилляции только в образце с наименьшим беспорядком

в поперечном поле. Основной результат приведенного анализа этих результатов состоит в том, что два независимых способа определения (эффекты Холла и Шубникова - де-Гааза) дают практически одинаковые величины концентрации носителей заряда. В исходном и облученном образцах преобладающим типом носителей являются, соответственно, подвижные электроны и дырки. Различие между этими состояниями образца состоит лишь в том, что в первом случае уровень Ферми находится вблизи нижней дырочной зоны, тогда как во втором - вблизи верхней электронной зоны. Уменьшение концентрации радиационных дефектов при изохронном отжиге должно обеспечить переход от электронной проводимости к дырочной, так что уровень Ферми попадает в область вблизи середины щели. Существенная особенность этого состояния в том, что концентрации подвижных электронов и дырок очень малы, так что вклад носителей с низкой подвижностью становится значительным.

Изменения температурных зависимостей ра монокристаллов 1пхВ12-хТез для х = 0 04 (рис. 6) и д: = 0.07 при облучении флюенсом электронов 1019 см-2 и последующих изохронных отжигах качественно похоже на то, что наблюдали для нелегированного В12Те3.

т, к

Рис. 6 Температурные зависимости электросопротивления в базисной плоскости ра исходного (1),

облученного флюенсом 1-1019 см~2 электронов с энергией 5 МэВ при Т = 250 К (2) и отожженного (3-12) монокристалла In^Bi2-xTe3, л: = 0.04.

Проведенные отжиги с относительно малым шагом по температуре позволили, соответственно, плавно (почти непрерывно) изменять концентрацию радиационных дефектов и более подробно изучить свойства электронных состояний внутри щели. С увеличением температуры возможно наблюдать увеличение ра образцов на несколько порядков, возрастая до единиц Ом-см (рис. 6). Отметим, что эти состояния внутри щели соответствуют в -3 раза большим по сравнению с основными носителями величинам р^ра и, следовательно, заметно отличающейся

топологией поверхности Ферми.

Облучение 5-МэВ электронами монокристалла Те с исходной концентрацией дырок пн = 2.5-1016 см-3 (при Т = 1.5 К) приводит к уменьшению электросопротивления (рис. 7) и росту концентрации дырок из-за возникновения дополнительных (радиационных) дефектов Величина анизотропии электросопротивления в Те р^ра < 1 в отличие от 1п,В12-Л"ез и В12Тез, в которых рс/ра > 1. Кроме того, температурные зависимости анизотропии электросопротивления в Те достаточно просты (см. вставку на рис. 7) по сравнению со сложными температурными зависимостями рс/ра в 1п,В12-Лез и В1гТез, связанными с присутствием носителей различного типа.

т, к

Рис. 7. Температурные зависимости электросопротивления рс исходного (1), облученного флюенсом электронов 1019 см"2 (2) И отожженного при Гаи, = (310 — 350)°С (3-5) монокристалла Те. На вставке показаны температурные зависимости анизотропии электросопротивлений pJpc.

т, к

Рис. 8. Температурные зависимости электросопротивления р исходного (1), облученного быстрыми нейтронами флюенсом 1-Ю19 см-2 (2) и отожженного при 350 (3), 360 (4), 370 (5), 380 (б) и 390 К (7) монокристалла РЬЗе.

Облучение 5-МэВ электронами монокристаллического образца ЩЭе приводит к увеличению концентрации электронов из-за возникновения дополнительных дефектов, эффективно несущих отрицательный заряд. Изменение р относительно мало, так что основное влияние облучения на гальваномагнитные свойства оказывает увеличение концентрации электронов по сравнению с появлением дополнительных рассеивающих центров на точечных дефектах.

Облучение монокристаллов р-РЬ5е привело к увеличению р, изменению

знака его температурного коэффициента (рис. 8), резкому увеличению постоянной Холла /?ц и изменением её температурной зависимости. В целом поведение температурных зависимостей /5(7) и Лн(Т) при облучении и последующем отжиге похоже на то, что наблюдалось для системы 1пхВ12-Де3. В случае р-РЬБе, имеющем вдвое большую полупроводниковую щель, уровень Ферми в облученном образце все еще находится вблизи потолка валентной зоны, так что тип проводимости остаётся дырочным.

Электросопротивления ра и рс пиролитического графита изменяются в процессе облучения противоположным образом: ра увеличивается, рс уменьшается (рис. 9). Чтобы понять столь необычное поведение, заметим, что для транспорта вдоль оси с преобладающим механизмом рассеяния для исходного образца оказывается рассеяние на границах кристаллитов, а не рассеяние на дефектах при низких Т или электрон-электронное рассеяние при высоких Т. Облучение быстрыми нейтронами приводит к значительному усилению рассеяния на дефектах, которое становится преобладающим при достаточно высоких концентрациях радиационных дефектов. Этот фактор играет существенную роль для транспорта в плоскости и менее значителен для транспорта вдоль оси с. Кроме того, при облучении увеличивается концентрация носителей, что особенно существенно в области низких температур.

Рис. 9 Зависимости р в плоскости (1), вдоль оси с (2) и отношения pJPc образца

пиролитического графита от флюенса Ф быстрых нейтронов (Тш = 80 К). Сплошная линия -подгонка с помощью выражения (6).

4 6 8 Ф, 1018 СМ"2

Таким образом, увеличение концентрации носителей при облучении является преобладающим фактором, приводящим к уменьшению рс при облучении, тогда как основную роль в увеличении ра играет увеличение концентрации дефектов. Так как отношение pJPc не зависит от концентрации носителей, при низких Т оно должно иметь вид

PJPc ~ (.ao+ai Ф)/(Ь0+а1Ф), (6)

где щ « bo из-за упомянутого выше преобладания межграничного рассеяния для транспорта вдоль оси с, и мы полагаем пропорциональность между флюенсом и концентрацией дефектов. Подгонка pjpc по формуле (6) показана на рис. 9.

Отметим, что более сильные, по сравнению с другими изученными здесь соединениями с относительно низкой концентрацией заряда, радиационные эффекты в пиролитическом графите не связаны с какими-либо специфическими особенностями его зонной структуры. Значительное увеличение концентрации носителей заряда в графите, на величину порядка 10 см-3, по сравнению, например, с изменением концентрации на =1.5-10 см-3 в Bi2Te3 (рис. 5), связано с более эффективной повреждающей способностью быстрых нейтронов по сравнению с 5-МэВ электронами. Еще более существенным в данном случае оказывается более низкая температура облучения Тт - 80 К, так что большая часть радиационных дефектов «выживает» в процессе облучения и последующего хранения образца.

Рис. 10.

Температурные зависимости р (в полулогарифмических координатах) и а = 1 !р исходного (1) и облученных флюенсами быстрых нейтронов Ф (в единицах 1019 см-2) 0.05 (2), 0.3 (3), 0.8 (4), 1.4 (5), 3.7 (б) и 6 4 (7) образцов

Alo 705Pd0 2iRe0 08

Облучение Alo70sPdo2iReoo85 быстрыми нейтронами приводит к уменьшению р и ослаблению зависимости р(Т), особенно значительному в области низких Т (рис. 32). Более простой вид имеет зависимость 0(7), которую можно представить в виде суммы двух каналов проводимости (AT) = О} + o¡i(T), где (Tiff) грубо линейно зависит от Г и слабо меняется при разупорядочении, а все изменения связаны, в основном, с постоянным членом a¡. Такое «обратное правило Маттиссена» приблизительно выполняется при изменении сгв широких пределах от -1 (Ом-см)-1 до ~Т03 (Омсм)"' (рис. 10). Изохронный отжиг приводит к постепенному восстановлению свойств с тем же поведением а{Т).

0 50 100 150 200 250 300

г, к

0 50 100 150 200 250 300 г. к

Проведенный анализ температурных и полевых зависимостей р образцов с различной степенью дефектности показал, что производные проводимости по температуре и магнитному полю связаны соотношением

-Ао1&{ЦьН) = ёо/сК^вГ), (7)

которое означает, что изменения проводимости сгиз-за увеличения поля Н (с обратным знаком) и увеличения температуры Т приблизительно одинаковы в энергетических масштабах /л^Н и къТ, соответственно. Особенность в электронном спектре вблизи уровня Ферми, ответственная за наблюдаемое поведение транспорта, - это псевдощель, которая, соответственно, «замывается» при увеличении 7* или становится эффективно более «резкой» при увеличении Н. В случае исходного образца поле воздействует как на остаточную проводимость <т0 (уменьшает), так и на температурно-зависящую часть 01(7) (увеличивает); это соответствует тому, что с ростом Н псевдощель становится более глубокой и крутой. Аналогично воздействию температуры беспорядок приводит к еще более значительному «замазыванию» щелевой особенности, соответствующему увеличению сг0 (псевдощель становится менее глубокой). Воздействие радиационного разупорядочения сводится, в основном, к уменьшению глубины щели с тенденцией к ее полному исчезновению в пределе максимального разупорядочения.

Таким образом, в соединениях с относительно низкой концентрацией носителей п = (1017 - 1019) см-3 возникновение радиационных дефектов, несущих эффективный заряд, приводит к образованию примесных уровней (зон) и, соответственно, сдвигу уровня Ферми.

В тех случаях, когда знаки зарядов основных носителей и радиационных дефектов совпадают (Те, Н^е, графит), это приводит к увеличению концентрации носителей, что является основной причиной наблюдаемых изменений транспортных свойств. Если знаки зарядов носителей и дефектов противоположны, уровень Ферми попадает в область щелевых состояний, свойства которых (концентрации носителей, подвижности, анизотропия электронной массы, топология поверхности Ферми и т. д.) значительно отличаются от свойств основных носителей (Гп^^-Дез, РЬ5е).Эти состояния, принадлежащие зонам примесного типа, тем не менее, остаются металлическими (не локализованными), но с поведением температурных зависимостей транспортных свойств, кардинально отличающимся от поведения основных носителей. В случае соединений с относительно узкой щелью (1п^В12-хТе3) при разупорядочении уровень Ферми находится в валентной зоне, пересекает щель и попадает в верхнюю зону, так что знак

основных носителей меняется. Эффекты рассеяния на дополнительных (радиационных) дефектах в этих системах незначительны, они становятся существенными только при более сильном разупорядочении (облучение пиролитического графита флюенсом 2-1019 см"2 быстрых нейтронов при Т = 80 К). Эффекты размытия тонкой структуры в плотности электронных состояний ЖЕ) вследствие потери дальнего порядка также играют определенную роль, которая наиболее значительна в (¡)-А1РсЖе, где кристаллический беспорядок приводит к полному исчезновению псевдощели.

Глава 5. Высокотемпературные сверхпроводники и их аналоги

В этой главе радиационные эффекты в ВТСП соединениях рассмотрены для трех наиболее хорошо изученных (в исходном состоянии) систем: УВа2Си3Ох, (Ш-Се)2Си04, В^ггСаСигОа и двух оксидных соединений, обозначенных здесь как соединения-аналоги, которые являются структурными (8г2Ки04) или электронными (KoзWOз) аналогами высокотемпературных сверхпроводников. Основное внимание уделено изучению наиболее хорошо исследованного в исходном состоянии ВТСП соединения ¥Ва2Сиз07.

(вольфрамовая бронза), как многие оксидные соединения, обнаруживает металлический тип проводимости, который возникает выше некоторой критической концентрации хс ~ 0.1, и в этом смысле является электронным аналогом ВТСП соединений. Коз\У03 имеет типичную для систем такого типа квадратичную зависимость ра при низких Т с умеренной величиной анизотропии pJpa - 10) и существенной температурной зависимостью холловской концентрации носителей электронного типа.

Облучение быстрыми нейтронами при Т = 80 К приводит к нетривиальным зависимостям ра и рс от Ф (рис. 11). При малых флюенсах Ф < 5-1018 см"2 р„(80К) и /0С(8ОК) линейно увеличиваются с ростом Ф.

Р=Ро + Р\Ф, (8)

как и следовало ожидать для металлических систем (остаточное электросопротивление пропорционально концентрации дефектов). При Ф > 5-1018 см"2 линейная зависимость р переходит в экспоненциальную:

р-ах^Ф/Фа), (9)

которая ассоциируется с диэлектрическими (локализованными) электронными состояниями, для которых можно ожидать р ~ ехр(/1/7), где А - щель (псевдощель), так что в предположении А ~ Ф получим (9). Во всем интервале флюенсов р„ и рс (рис. 11) могут быть описаны формулой вида

р- Д) + АФ+ехр(<Й^Фь), (10)

которую можно рассматривать просто как интерполяционную формулу между (8) и (9).

Отметим, что ПМД здесь идентифицируется по отклонению экспериментальных зависимостей ра{ Ф) и рс(Ф) как от экспоненциальной зависимости в области больших флюенсов, так и по отклонению от линейной зависимости в области малых флюенсов; оба способа определения точки перехода металл-диэлектрик дают приблизительно одинаковый результат (рис. 11).

Рис. 11. Зависимости

ю2 \ А,(80К) (1) и /?С(80К) (2) от

Ф (Т1ГГ = 80 К) монокристалла KoзWOз в

ю1 ^___полулогарифмических

координатах. На вставке показана зависимость ра{Т) 10° / е / в линейных координатах.

Сплошные линии -подгонка с помощью 10и -*- л у выражения (10).

2 О 2

10г

7 1 ^^ 3 4 / 5 Г о / 2 г ^ 0 1 /

5 10 15 2( , Ф, 10',» СМ"2

0 5 10 15 Ф, 1018 см2

В исходном (упорядоченном) 5г211и04 зависимости ра(Т) и рс{Т) при Т< 30 К описываются ожидаемой для Ферми-жидкости квадратичной функцией типа р(Т) = Ро + АгТ1 (рис. 12). В области Т > 100 К характер проводимости качественно меняется: ра{Т) возрастает более медленно, чем в низкотемпературной области; рс(Т) проходит через максимум при Т ~ 100 К, а йрс/йТ< 0 вплоть до температур порядка 600 К.

Разупорядочение монокристаллов 8г2Ки04 приводит к качественному изменению зависимостей ра(Т) и рс(Т) в области Т < 30 К: уже при Ф = 1.5-1019 см""2 появляется отрицательный наклон йр!йТ < 0, который быстро увеличивается с ростом беспорядка (рис. 12). В области Т> 100 К изменения ра(Т) и рс(Т) не столь значительны: с ростом беспорядка dpJdT немного увеличивается, а (\pJdT постепенно меняется от небольшой отрицательной к небольшой положительной величине.

Отжиг образца, облученного флюенсом Ф - 3-1019 см-2, приводит к практически полному восстановлению исходной зависимости ра(Т) при температуре отжига Тлпп = 1000°С.

Как показал анализ зависимостей ра и рс от температуры и магнитного поля, экспериментальные данные можно описать моделью с двумя каналами проводимости / и //, соответствующими тяжелым и легким носителям. Главный результат выполненного выше анализа состоит в том, что даже в исходных (упорядоченных) образцах присутствует //-й канал проводимости, в котором йр/йТ < 0 из-за сильного магнитного рассеяния, а не появляется, например, только при облучении. Таким образом, здесь нет какого-либо электронного перехода: беспорядок из-за роста остаточного электросопротивления приводит лишь к постепенному уменьшению относительного вклада /-го канала в полную проводимость, так что рано или поздно с ростом беспорядка начинает проявляться область отрицательного наклона йр/йТ < 0.

Рис. 12. ра(Т) и рс(Т) для исходного (1) и облученных флюенсами 1.5-1019 см"2 (2), 31019 см"2 (3) и 5-1019 см"2 (4) монокристаллов 5г2Ни04.

г, к

Качественно аналогичное поведение транспортных свойств при атомном разупорядочении наблюдается в системе Саг-^гДиО* (х=0.2, 0.5). Легирование 5г211и04 кальцием приводит к заметной перестройке электронного транспорта, в основном его низкотемпературной части, так что та область, где наблюдается квадратичная зависимость ра(Т) и рс(Т) с увеличением х сужается, а коэффициент при квадратичном члене увеличивается, что соответствует существенному увеличению электронной массы.

Вызванные атомным разупорядочением изменения ра(Т) и рс(Т) в Саг^БгДиС^ (*=0.2, 0.5) в целом похожи на то, что наблюдается для нелегированного 5г2Яи04 (рис. 12): происходит трансформация низкотемпературных квадратичных зависимостей в «полупроводниковые» при относительно слабых изменениях высокотемпературной части.

Более наглядно изменения в транспорте как при легировании 5г211и04 кальцием, так и при атомном разупорядочении можно проследить на

температурных зависимостях йра/йТ (рис. 13). Легирование приводит к значительному увеличению массы (пропорциональной квадрату наклона кривых dpJdT в области низких температур) тяжелых носителей при относительно слабых изменениях параметров легких носителей. Облучение приводит к значительному подавлению канала тяжелых носителей, так что низкотемпературная часть dpJdT становится большой отрицательной величиной, последняя уменьшается с увеличением концентрации кальция, что соответствует уменьшению интенсивности магнитного рассеяния. При этом изменения электронного спектра легких носителей, дающих основной вклад при высоких Т, относительно невелики.

2 1 1 ' 1 ' 1 ' Рис. 13. йр^Т

как функция Т для исходных (о) и облученных (•) монокристаллов системы Са^5г2-хНи04

о 2 О

ь: з>

100 200 300 Г, К

После открытия высокотемпературной сверхпроводимости первые же исследования влияния отклика систем этого типа на индуцированное нейтронным облучением разупорядочение обнаружили парадоксальный, на первый взгляд, результат: экспоненциальный рост электросопротивления в нормальном состоянии (т. е., выше Тс) с увеличением концентрации радиационных дефектов, раь и рс как функция Ф для монокристалла УВа2Сиз07, измеренные непосредственно в процессе облучения в низкотемпературном канале ядерного реактора, показывают экспоненциальный рост, начиная с самых малых величин концентрации дефектов (рис. 14).

Т. к. согласно приведенным выше для KoзWOз соображениям (см. рис. 11) экспоненциальная зависимость типа р ~ ехр(0/Фо) ассоциируется с диэлектрическими или локализованными электронными состояниями, наблюдаемое поведение Раь(Ф) и рс(Ф) связывалось с существованием неметаллических электронных состояний уже в исходном (упорядоченном) состоянии. Хотя теория допускает существование сверхпроводимости в области локализованных электронных состояний [14], такое предположение формально противоречит металлическому виду раь в нормальном состоянии (рис. 15).

Изменения зависимостей раь{Т) при облучении и последующем изохронном отжиге показали, что по мере роста беспорядка в области низких Т в нормальном состоянии (Г > Тс) переход от положительного наклона 6раЬ/6Т> 0 к отрицательному ёраЬ/6Т < 0 происходит при Ф> 4-1018 см"2 или при раЬ(Т=&0 К) > 0.5 мОм-см( рис. 15). Этот факт можно было бы связать с переходом металл - диэлектрик. Тем не менее, уже при Ф< 51018 см-2 наблюдается явно экспоненциальная зависимость р„ь(Ф) вместо ожидаемой линейной (сравни с KoзWOз, рис. 11).

6 в 10 12 14

Ф, 1018 см2

Рис 14. Раь и рс при Т - 80 К как функция Ф монокристалла YBa2Cu307 в полулогарифмических координатах. В области Ф < 2-1018 см'2 образец

s о г

является сверхпроводящим при Т ■■ К.

10 100 т, к

Рис. 15. раь(Т) монокристаллов YBa2Cu307: до облучения (1); облученных при Т = 80 К флюенсами 2-1018 см"2 (2), 4-1018 см"2 (3), 6-1018 см"2 (4), 10-Ю18 см"2 (5), 20 1018 см"2 (6).

Природа этих электронных состояний диэлектрического типа остается во многом неясной. При достаточно большом беспорядке, где СП полностью подавлена (при Ф> 6-Ю18 см"2, рис. 15, или при раЬ(Т =100 К) > 1 мОм-см), электронные состояния неметаллические в том смысле, что <заЬ = 1/раь —> 0 при Т —» 0. Как раь(Т), так и рс(Т) показывают экспоненциальную зависимость типа

Р(Т)~ ехр(-(7*о/7)л), (11)

где показатель п варьируется от л = 0.5 для сильно разупорядоченных образцов до п ~ 0.2 для образцов с более умеренным беспорядком. Такое поведение обычно интерпретируют или как проводимость по локализованным состояниям с переменной длиной прыжка (и = 1/4 для 3-мерного и и = 1/3 для 2-мерного транспорта), или как состояние с

кулоновской щелью (и = 1/2).

Изменения температурных зависимостей холловского числа пн = УссиККце) при облучении (рис. 16) показывают, что грубо линейный тип зависимостей Пц(Т) приблизительно сохраняется, но при этом абсолютная величина ин с ростом беспорядка уменьшается (приблизительно в ~3 раза после облучения флюенсом 2-Ю19 см"2, рис. 16). Хотя природа эффекта Холла в ВТСП соединениях еще не имеет однозначной интерпретации (нормальный или аномальный), относительно слабое изменение его величины при разупорядочении вступает в видимое противоречие со значительным увеличением раЪ при разупорядочении (5 порядков при Т -

' Рис. 17. Первое критическое

Рис. 16. Температурные зависимости Поле Яс, как функция Тс

холловского числа пн = Усс„/(Яне) исходного монокристаллов УВа2Си307,

(1) и облученных флюенсами 0.5 1019 см"2 (2), облученных различными

1.0 1019 см"2 (3), 1.51019 см"2 (4), 2 0 1019 см"2 флюенсами. 1 - Н \\с,2-Н \\аЬ

Оценка изменений первого критического поля Яс1 в монокристаллах УВагСизОу, облученных флюенсом 2, 5 и 10-Ю18 см"2, показала быстрое, экспоненциальное как функция Тс, уменьшение Н^ (Н ± аЬ) и Я;1, (Н || аЬ) при разупорядочении (рис. 17). Величины Я^ и я|, можно представить в виде

1 Ф

н" = АТЛ^ыаЛ)'

Н1=-^-,

Ы.яья./Й)

которые определяются, в основном, соответствующими величинами

глубины проникновения ЛаЬ, Лс и длины когерентности & (А -межплоскостное расстояние). Так как в чистом пределе I _ 4ле*п

где т - масса носителей, движущихся в плоскости, то Н^ грубо пропорционально концентрации сверхпроводящих электронов и5. Значительное (на 2 порядка) уменьшение Нс\ при разупорядочении (рис. 17) означает, таким образом, сильное уменьшение п%, что плохо согласуется с относительно слабым уменьшением холловской концентрации носителей «н (рис. 16).

00 -1-1-1

-0 2

-0 4

-0 6

J-1-1-1-¿очм,

10 20 30 40

50 г, к

60 70 80 90 100

Рис. 18 Зависимости 2(1) (при Н || с) исходного (1), облученных

флюенсами 2-Ю18 см""2 (2) и 5-Ю18 см"2 (3) монокристаллов УВа2Си307. Светлые точки - охлаждение без магнитного поля (¿РС), темные - охлаждение в магнитном поле (ТС).

Измерения (1с-восприимчивости на СКВИД-магнетометре (рис. 18) показали, что СП переход в облученных монокристаллах остается относительно узким, так что разупорядоченное состояние является пространственно однородным, по крайней мере, в масштабе длины когерентности ¿;„ь- Полное 100% экранирование (БС-кривые на рис. 18) и 40% эффект Мейснера (2РС-кривые), типичный для монокристаллов УВа2Сиз07, также практически не меняются при облучении. Это свидетельствует о том, что нет (возможного) пространственного расслоения образца на СП и нормальную фазы, снова в масштабе

Влияние атомного разупорядочения на транспортные свойства УВа2СизО,, (х = 6.4 - 6.85), Ыс^Се^СиС^ и В125г2СаСи208 качественно очень похоже на то, что наблюдали для стехиометрического соединения УВа2Сиз07 (рис. 14, 15).

Из-за более низкой холловской концентрации нн в УВа2СизОх наблюдается более быстрая деградация СП при разупорядочении. Так, например, в монокристаллах УВа2Си3Об4 СП полностью подавляется уже после облучения флюенсом 2-1018 см"2. Переход от положительного наклона Раь!&Т > 0 к отрицательному раь!&Т < 0 наблюдается, соответственно, при больших значениях рф, так, например в УВа2Си3Об б - при раъ(Т =80 К) > 2

мОм-см.

Электросопротивления раЪ и рс монокристалла N¿1 вгСео ^СаОд как функция Ф показывают экспоненциальный рот, в полной аналогии с поведением УВа2Сиз07 (рис. 14). Образец N¿1] ггСео 18Си04 в исходном состоянии не является сверхпроводящим при Т = 80 К, однако определение точки перехода металл-диэлектрик 7мгг по отклонению экспериментальных зависимостей р„(Ф) и рс(Ф) как от экспоненциальной зависимости в области больших флюенсов, так и по отклонению от линейной зависимости в области малых флюенсов дает существенную неопределенность: 7мгг -(1±1)-1018 см"2.

Раь монокристалла ШгЗггСаСигОв как функция Ф показывает экспоненциальный рост, однако заметно более медленный, чем в УВа2Сиз07 и 82Се013Си04. Изменения рс(Ф) имеют более сложный характер: при малых Фвеличина рс практически не меняется, и только при Ф> 5-Ю18 см"2 наблюдается рост, близкий к экспоненциальному.

Таким образом, изменения свойств в ВТСП системах при атомном разупорядочении носят достаточно универсальный характер. Сверхпроводимость полностью подавляется при флюенсах нейтронного облучения порядка (2 - 5)Т018 см"2 (раЬ(Т = 80 К) ~ 1 мОм-см). Для транспорта в плоскости при разупорядочении наблюдается появление отрицательного наклона йраЬ/йТ < 0 в области низких температур в нормальном состоянии (Т > Тс) с постепенным переходом при большом беспорядке к чисто экспоненциальным температурным зависимостям, характерным для локализованных электронных состояний. При этом отсутствуют видимые признаки перехода металл-диэлектрик, так что раь при фиксированной температуре (Т = 80 К) увеличивается экспоненциально с ростом нейтронного флюенса, р ~ ехр(Ф/Фь), начиная с самых малых степеней беспорядка. Холловская концентрация носителей показывает относительно небольшие изменения при разупорядочении, так что значительный рост р связан со значительным уменьшением подвижности носителей заряда, что также указывает на близость электронных состояний в ВТСП-системах к локализованным.

Глава 6. Соединения с тяжелыми фермионами

В этой главе с помощью метода радиационного разупорядочения исследованы четыре основных класса соединений с тяжелыми фермионами: антиферромагнетики СеСигвег, СеРс12Ое2 и СеР<12812, системы с Ферми-жидкостным (СеСиб) и не-Ферми-жидкостным (Се№20е2 и СеСи2812)

поведением и сверхпроводники РгС^ЗЬп и ЬаКщБЬп. Для классической ФЖ системы СеСиб проведено более детальное экспериментальное исследование, где кроме гальваномагнитных свойств (магнетосопротивление, эффект Холла) проведены также измерения намагниченности и теплоемкости.

Радиационное разупорядочение приводит к качественно похожим изменениям транспортных свойств в трех АФМ соединениях СеСи2Се2, СеРсДОег и СеРс^Ь (рис. 19). Облучение приводит к более (СеРс12812) или менее (СеСигОе2, СеРёгвег) быстрому подавлению АФМ перехода, так что Гц приблизительно линейно уменьшается с ростом Д), к существенным изменениям в области низких Т. Наблюдаемая при Т > Гц квадратичная зависимость р от Т значительно ослабляется, что свидетельствует о подавлении состояний с тяжелыми фермионами. Изменения в области высоких Т сводятся лишь к параллельному сдвигу кривых из-за увеличения

Рис. 19. р(Т) исходных (1),

облученных флюенсом Ф = 2-1019 см"2 (2) и

отожженных при 100°С (3), 200°С (4), 300°С (5) и 400°С (6) поликристаллов СеСи2Се2 и СеР(12Ое2, монокристалла СеРс12512.

Более ясно подавление ТФ состояний видно на зависимостях /?ц(Т) (рис. 20). В исходном состоянии /?н (7) имеют сложные немонотонные зависимости, что объясняется присутствием тяжелых и легких носителей, которые дают основной вклад в транспорт, соответственно, при низких и высоких Т. Кроме того, возможен вклад от аномального эффекта Холла, связанного с магнитным рассеянием, которое может быть существенным как вблизи 7"н (критическое рассеяние), так и при Т > Гц (Кондо рассеяние). В области Т < 100 К разупорядочение приводит к значительному увеличению Ян и появлению ясно видимой логарифмической зависимости Лн(7), связанной с кондовским рассеянием, из-за уменьшения электронного (отрицательного) вклада тяжелых носителей в транспорт.

СеС1>2<Зе2

СеР(32312

О »00 200 300 О 100 200 300 0 100 200 300

г, к г, к Ту к

Рис. 20. RH(T) в поле Н = 13 6 Тл исходных (1) и облученных флюенсом Ф = 2-1019 см"2 (2) поликристаллов СеСигОег и

CePd2Ge2, монокристалла ю 100 ю loo CePd2Si2

г, к т, к т, к

Чтобы понять количественные изменения транспортных свойств при разупорядочении, используем выражения для 2-зонной модели, которые запишем в виде:

1/ДЛ = ИрАТ) + 1/Рп(Т),

M.T)=fib¡ + Aír, (12)

р,ЛТ)=р011 + А„Г-Ви\пТ, где индексы / и // относятся к тяжелым и легким носителям, соответственно, m = 2; п = 2 для электрон-электронного или п = 1 для электрон-фононного преобладающих типов рассеяния, а член (-Вц\пТ) описывает магнитное (кондовское) рассеяние. С помощью выражений (12) удается хорошо описать экспериментальные кривые для исходных и разупорядоченных образцов (при Т > Тм) с устойчивыми значениями подгоночных параметров m = 2 и менее определенными параметрами п ~ 2 (CeCu2Ge2, CePd2Si2) и п ~ 1 (CePd2Ge2). Для тяжелых носителей подгоночные параметры po¡ и A¡ показывают чрезвычайно сильное (более чем на 2 порядка) увеличение при разупорядочении, что свидетельствует о значительном уменьшении концентрации тяжелых носителей заряда. Отметим, что квадратичная зависимость /9/(7) прекрасно воспроизводится как в исходном, так и разупорядоченном состояниях CePd2Ge2, CeCu2Ge2 и CePd2Si2. Таким образом, ФЖ состояние при подавлении АФМ перехода разупорядочением оказывается относительно устойчивым в том смысле, что отсутствует переход к НФЖ поведению, как это наблюдали, например, при воздействии высокого давления в CeCu2Ge2, CePd2Si2.

Так же, как и в АФМ соединениях, разупорядочение приводит к подавлению ТФ состояний в CeCue, но теперь в облученных образцах отсутствуют даже следы этих состояний, так что при низких Т логарифмический член преобладает в зависимостях как р(Т), так и R\i(T) (рис. 21). Зависимости /0(7) хорошо описываются выражениями (12) в интервале температур (1.5 - 380) К с достаточно устойчивыми величинами параметров m = 2 и п = 2.

В области высоких Т Кюри-вейссовская зависимость для обратной восприимчивости Ж'' = ССк/(Т+ То) (13)

(Сс\у - постоянная Кюри-Вейсса, 7о - парамагнитная температура Кюри) при облучении сохраняется при небольших увеличении Ссу/ и уменьшении Т0 (рис. 21). В области низких Т радиационные эффекты более существенны. Если в исходном образце х при понижении температуры показывает тенденцию к насыщению, что связано с кондовским экранированием локализованных моментов электронами проводимости, то в облученном образце этот эффект в значительной мере ослабляется. Вследствие этого зависимость типа (13) в облученном образце сохраняется при более низких температурах (Т> 15 К) по сравнению с исходным (Т> 40 К).

Рис.

21.

С/Т (1),

Зависимости Лн> % и исходного облученного флюенсом Ф = 2-Ю19 см"2 (2) и отожженного при 200°С (3) и 300°С (4) поликристалла СеСи6.

Измерения электронной теплоемкости СП исходного и облученного флюенсом Ф= 2-1019 см"2 поликристалла СеСи6 в интервале Т= (1.8 - 100 К) показали менее значительные изменения (рис. 21). С/Т при разупорядочении

уменьшается в целом (~5% при Т= 1.8 К и -15% при Т- 10 К) без заметного изменения характера температурной зависимости (приблизительно логарифмической). Такое поведение С/7*, на наш взгляд, согласуется с высказанным выше предположением о незначительном изменении электронной массы.

0 02 0 04 0 06 рХ, мкОм см

Рис. 22. /?н(7) как функция рх исходного (1) и облученного флюенсом Ф= 21019 см"2 (2) поликристалла СеСи6.

50 100 150 200 250 300 350

Г, К

Рис. 23. Температурные зависимости р(Т) исходного (1), облученного флюенсом Ф = 21019 см"2 (2) и отожженного при 100°С (3),

200°С (4), 300°С (5) поликристалла Се№2Се2.

и 400°С (6)

Сравнение температурных зависимостей Яи(Т), р(Т) и %(Т) позволяет выделить нормальный и аномальный вклады в полный коэффициент Холла (22):

/?п(7) = /?к<7) + сф(ШТ) (здесь /?н(7), Як(Т) - полный и нормальный коэффициенты Холла, соответственно, с5 - постоянная, характеризующая интенсивность магнитного рассеяния электронов проводимости). Такой анализ показывает (рис. 22), что в исходном образце СеСи6 линейный закон выполняется для области Т > 15 К; экстраполяция к /5(7)2(7) = 0 дает Ян = -(0.05 - 0.1)-10"3 см3/Кл, что соответствует вполне реалистичной величине холловской концентрации «н = 1022 см-3. В облученном образце практически во всем температурном интервале Т = (1.8 - 330) К наблюдается приблизительно линейная зависимость /?н от рх (рис. 22). Следовательно, аномальный член дает преобладающий вклад в полный коэффициент Холла в исходном образце при высоких Г и в облученном образце - во всем интервале Т. Отсутствие нормального вклада в области низких Т в облученном образце также подтверждает подавление ТФ состояний при разупорядочении.

Так же, как в АФМ соединениях и СеСив, разупорядочение СеМгвег приводит к подавлению состояний с тяжелыми фермионами, однако в образцах, облученных флюенсом Ф = 2-1019 см"2, линейный член в зависимости р(Т) еще вполне наблюдаем при низких Т (рис. 23). Зависимости р(Т) хорошо описываются выражениями (12) в интервале Т = (1.5 - 380) К с достаточно устойчивыми величинами параметров т = 1 и л = 2. Разделение парциальных вкладов р£Г) и Ри(Т) для соединения СеМгвег показывает хорошее воспроизведение линейных зависимостей ркТ) для тяжелых носителей в исходных и разупорядоченных образцах, подгоночные параметры ры и А/ в выражении (12) показывают сильное (почти на 2 порядка) увеличение при разупорядочении, что также может быть интерпретировано как уменьшение концентрации тяжелых носителей.

10 100 г, к

Рис 24. /?н(7) в поле Н = 13 6 Тл исходного (1), облученного флюенсом Ф = 2-1019 см"2 и отожженного при 100°С (2), 150°С (3) 200°С (4), 300°С (5) и 400°С (6) монокристалла Се№2Ое2 На вставке - Ян как функция Я при Т = 4.2 К.

50 100 150 200 250 300 350

Рис. зависимости

Т, К

25. Температурные (ЦТ) исходного (1),

облученного флюенсом Ф= 2-1019 см"2 и отожженного при 100°С (2), 200°С (3) и 300°С (4) монокристалла СеСи2812. На вставке - температурные зависимости ЛН(Г) в поле Н = 13.6 Т.

Изменения зависимостей /?ц(7) при разупорядочении сводятся к увеличению /?н(7) в области низких Т из-за уменьшения электронного (отрицательного) вклада тяжелых носителей в транспорт, так что в достаточно сильно разупорядоченных образцах (кривые 2 - 4 на рис. 24) Лн —1пГ, что соответствует магнитному рассеянию.

Специфика транспорта в соединении СеСи2312 состоит в том, что вклад от

тяжелых носителей в исходных образцах заметен только в области Т < 10 К (рис. 25), тогда как при более высоких Т преобладает вклад от легких носителей с преимущественным магнитным (кондовским) типом рассеяния. Этот магнитный вклад в р(Т) настолько велик, что на его фоне в области высоких Т не заметны электрон-электронный (или электрон-фононный) и примесный вклады, так что разупорядочение приводит лишь к относительно небольшому увеличению р за счет увеличения рассеяния на радиационных дефектах (рис. 25). Так же, как и в СеСи6 (рис. 21), в облученных образцах СеСи2512 виден только логарифмический вклад в р(Т).

Эффект подавления ТФ состояний при разупорядочении более ясно виден на зависимостях за счет уменьшения электронного (отрицательного)

вклада тяжелых носителей в транспорт происходит увеличение Яц{Т) в области низких Т (вставка на рис. 25).

Сверхпроводящие соединения РгС^БЬ^ (7*с = 1.8 К) и Ьа11и48Ь|2 (Гс = 3.5 К) с кубической структурой скуттерудита относятся к ТФ системам, но с различными величинами эффективной электронной массы т . Если в ЬаВл^Ьи гп!те < 10 (см. также рис. 2), то в РгОвдЗЬ^ - порядка 50.

Система РгОз^Ьп имеет сложную схему расщепления /-уровней кристаллическим полем, что приводит к довольно необычному поведению электросопротивления в зависимости от температуры и магнитного поля. Разупорядочение монокристаллических образцов РгС^БЬп приводит к значительным изменениям характера низкотемпературного (Т < 10 К) поведения р(Т). В поле Н - 0 при разупорядочении наблюдается увеличение наклона Ар/йТ, тогда как в поле Н = 13.6 Тл квазилинейная зависимость р(Т) трансформируется в приблизительно логарифмическую. Такие значительные магниторезистивные эффекты указывают на то, что расщепление (и сдвиг) /уровней магнитным полем также существенны и в разупорядоченных образцах. В области высоких Т изменения р(Т) при разупорядочении сводятся к постепенному изменению наклона от йр/йТ > 0 в исходном образце к йр/йТ < 0 в разупорядоченном, что связано, очевидно, с усилением магнитного рассеяния носителей.

Разупорядочение приводит к очень быстрому подавлению сверхпроводимости в РгС^БЬи. Изменения зависимостей /?ц(7) при разупорядочении РгС^ЗЬп в целом согласуются с фактом увеличения интенсивности магнитного рассеяния, приводящего к доминирующему вкладу магнитного происхождения, имеющего приблизительно логарифмическую температурную зависимость. По аналогии с другими ТФ системами, такое поведение Лн(7) при разупорядочении РгС^БЬп может быть интерпретировано в целом как подавление ТФ состояний, однако с

существенно более сложными деталями этих изменений из-за более сложной схемы расщепления/-уровней Рг по сравнению с Се.

Изменения зависимостей Д7) и /?НСГ) при разупорядочении ЬаЯщБЬп менее существенны по сравнению с изменениями соответствующих свойств в рассмотренных выше системах с тяжелыми фермионами. Основной эффект радиационного разупорядочения в р(Т) сводится к увеличению Ра (от ~3.5 до -200 мкОмсм) при относительно слабых изменениях температурных зависимостей и некоторому увеличению наклона электросопротивления с\pfdT, хотя форма кривых р(Т) остаётся примерно одинаковой (рис. 26).

Холловское число Пн = 1/(/?не) в исходном состоянии слабо увеличивается с ростом температуры (от - 2.5-1021 см 3 при 4.2 К до ~ 2.8-102' см"3 при 300 К). После облучения пц (300 К) уменьшается до - 1.7-1021 см"3 (что частично компенсирует наблюдаемое увеличение ё/УёТ при высоких температурах), а пн (4.2 К) почти не изменяется.

400

§ 300

О м 2

<4 200

100

0 50 100 150 200 250 300 350

Г, К

Рис. 26. р(Т) исходного (1), облученного флюенсом Ф = 7-1018 см-2 и отожженного при 100°С (2), 150°С (3), 200°С (4), 250°С (5), 300°С (6), 350°С (7) 400°С (8), 450°С (9) и 500°С (10) монокристалла ЬаЯщЗЬ^-

т. к

Рис. 27. Яс2(Т) исходного (1), облученного флюенсом Ф = 7-1018 см-2 (2) и отожженного монокристалла ЬаКщБЬи,

обозначения кривых - как на рис. 26 На вставке показана -&НЛ!АТ как функция д.

Облучение ЬаШцБЬ^ флюенсом Ф = 7-1018 см"2 приводит к полной деградации СП при относительно слабом изменении транспортных свойств. СП вновь появляется (при Т > 1.4 К) только после отжига при = 300°С,

при Ра = 100 мкОмсм (рис. 26, 27). Величина -с1Яс2/ёГ увеличивается приблизительно линейно с ростом Д>, что может быть интерпретировано (см. формулу 5) как постоянство ЩЕр).

Оценка длины когерентности £ и длины свободного пробега 1„, дает £ = 300 А, 1а ~ 2000 А для исходного (необлученного) образца, и 200 А, 1а ~ 60 А для облученного и отожженного при 300°С образца, если мы используем низкотемпературную величину лн ~ 2.5-1021 ст~3 в качестве концентрации носителей заряда п. Следовательно, исходный образец относится к «чистому» пределу 1а » £,, тогда как облученный и отожженный при 300°С образец - к «грязному» пределу /(г « £ Так как длина когерентности в промежуточной области - £ имеет вид

1/^=1/#0(1/&+1 П),

линейная зависимость -АН^ИТ от ро соответствует неизменности «зонных» параметров, таких, например, как плотность электронных состояний МЕР).

Как было показано, в соединениях с электрон-фононным спариванием, таких как М§В2, уменьшение 7*с при атомном разупорядочении происходит из-за уменьшения М(Ер), которое, однако, остается конечным в сильно разупорядоченной системе, поэтому Тс > 0. Быстрое подавление сверхпроводимости в ЬаШцБЬп при разупорядочении, таким образом, не соответствует электрон-фононному сценарию.

Одно из возможных объяснений наблюдаемых радиационных эффектов в ЬаК^БЬ^г состоит в том, что уменьшение Тс происходит из-за эффектов распаривания ¿-волнового параметра порядка, описываемых формулой Абрикосова-Горькова

1п(7"с0/Тс) = 1/КН/(2пкъТст)+ 1/2) - ^1/2), которое дает Гс = 0 при Г < Гс = Й/(0.88£в7*со)> или при рь > д,с = (0.88 квТсогп'уфпе2). Оценивая эффективную электронную массу т ~ 10/ие , из выражения

У= Оп2)1вкв1?пшУт1тт2) с у= 36 ш1/(то1-К2) и ищ,,! = 403 А3, получим р^ ~ 5 ц£2сш. Эта величина значительно меньше, чем /зь = 100 |х£2ст, где СП еще существует в нашем случае. Таким образом, теория Абрикосова-Горькова значительно переоценивает уменьшение Тс в ЬаКлцБЬи.

Есть другое качественное объяснение подавления Тс при разупорядочении при экзотическом (нефононном) механизме СП, которое ассоциируется с индуцированным облучением подавлением соответствующих квазичастиц, которые ответственны за экзотическое спаривание. В отличие от фононных состояний, которые слабо изменяются при атомном разупорядочении, эти деликатные квазичастичные состояния, связанные, вероятно, с феноменом

тяжелых фермионов, могут сильно зависеть от беспорядка и исчезать, когда атомные смещения становятся более или менее значительными.

Следовательно, быстрое по сравнению с обычными СП типа и

Г^С№з уменьшение Тс при разупорядочении явно указывает на необычный (нефононный) механизм СП в ЬаИщЗЬп.

Таким образом, изменения свойств ТФ систем при атомном разупорядочении носят достаточно универсальный характер. Различные квантовые эффекты, проявляющиеся в области низких Т (состояния с тяжелыми фермионами, сверхпроводимость с необычной симметрией порядка) оказываются чрезвычайно чувствительными к радиационным дефектам. Относительно умеренный структурный беспорядок приводит к быстрому подавлению сверхпроводимости (РК^БЬи, ЬаЛщЗЬп), а также ТФ состояний в АФМ соединениях, в системах как с ФЖ (СеСи6), так и НФЖ (Се№2Сге2, СеСи2812) поведением. Важная особенность электронных состояний в системах этого типа состоит в том, что при атомном разупорядочении они оказываются относительно устойчивыми в том смысле, что при подавлении АФМ или СП характер низкотемпературных зависимостей физических свойств (ФЖ или НФЖ поведение) сохраняется. Подавление ТФ состояний при разупорядочении можно интерпретировать как уменьшение площади Ферми, или концентрации тяжелых носителей заряда. Изменения зонных параметров легких носителей, которые дают основной вклад в транспорт при высоких Т, относительно невелики; разупорядочение приводит к увеличению примесного рассеяния (на радиационных дефектах) и менее значительным изменениям в интенсивности магнитного рассеяния. В соединениях РгОэдЗЬ^ и ЬаШ^Ьи СП подавляется при флюенсах нейтронного облучения порядка 5-1018 см-2, что сравнимо со скоростью деградации Тс в ВТСП соединениях, так что есть все основания предполагать здесь существование необычного (возможно, нефононного) механизма СП.

Приведенные выше исследования показывают особую роль упорядоченного расположения ^атомов в кристаллической решетке (решетке Кондо) в формировании низкотемпературных квантовых состояний, связанных с когерентным движением сильно взаимодействующих с локализованными магнитными моментами электронов проводимости, ответственным за возникновение необычной СП и ТФ состояний.

Глава 7. Основные результаты

Сформулированы основные результаты и выводы.

Глава 8. Заключение.

В этой главе анализируются общие закономерности радиационных эффектов, наблюдаемых в «обычных» металлических системах с различной величиной концентрации носителей заряда, и те специфические особенности поведения электронных свойств при разупорядочении, которые наблюдаются в высокотемпературных сверхпроводниках и системах с тяжелыми фермионами. Анализируются возможные причины индуцированного разупорядочением уменьшения Гс в системах с «необычной» сверхпроводимостью.

Рассмотренные здесь примеры отклика системы на радиационное разупорядочение для нескольких классов упорядоченных соединений показывают, что, даже используя довольно ограниченный набор экспериментальных методик и анализируя экспериментальные данные в рамках простых моделей, можно установить целый ряд существенных особенностей электронных состояний этих соединений. Основной смысл исследований такого типа состоит в том, чтобы, изучая поведение различных физических свойств при индуцированном облучением разупорядочении, получить дополнительную информацию о свойствах исходной, т. е. упорядоченной, системы по сравнению с обычными методами экспериментальных исследований, которые по тем или иным причинам не всегда могут давать достаточно полное представление о тех сложных и многообразных квантовых состояниях, которые присутствуют в соединениях с сильными электронными корреляциями.

В случае электронных систем с тонкими структурными особенностями в плотности электронных состояний ЩЕ) вблизи уровня Ферми, которые нередко присутствуют в упорядоченных металлических соединениях, достаточно сильное разупорядочение может приводить к существенным искажениям кристаллической структуры и, как следствие этого, значительной перестройке электронного спектра. В случае соединений М^Вг и \lgCNi3 эти эффекты приводят к уменьшению и Гс, но величина Тс

остается конечной. Напротив, в соединениях ВТСП и ТФ типа (а также 8г2Ки04) квантовые состояния, ответственные за механизм сверхпроводимости, оказываются чрезвычайно чувствительными к нарушениям кристаллического порядка, так что СП состояния полностью подавляются при относительно небольшом разупорядочении.

облучении флюенсом 1019 см"2 электронов энергией 5-МэВ), несущих эффективный заряд, приводит к образованию примесных уровней (примесных зон) и, соответственно, сдвигу уровня Ферми.

В ВТСП и ТФ системах наблюдаются качественно отличные эффекты разупорядочения. Так как в этих системах п = (1021 - 1022) см-3, более существенным здесь становится не эффект легирования дефектами, а разрушение уникальных электронных состояний, образующихся при взаимодействии электронов с локализованными магнитными моментами и (в случае систем с тяжелыми фермионами) сосуществующих с обычными электронами проводимости в более или менее широкой области температур. Для существования этих низкотемпературных состояний, которые ответственны, очевидно, за «необычную» СП, очень важен кристаллический порядок, нарушение которого приводит к подавлению этих электронных состояний, что экспериментально обнаруживается как уменьшение концентрации тяжелых электронов (пн) в ТФ системах или уменьшение концентрации сверхпроводящих электронов (и5) в ВТСП системах. Это обстоятельство часто не принимается во внимание при построении теоретических моделей, претендующих на описание этих квантовых состояний, существенной особенностью которых является когерентность элементарных возбуждений.

Предложенный здесь механизм деградации сверхпроводимости при разупорядочении в ВТСП и ТФ системах - разрушение взаимодействия электронов с квазичастицами, ответственного за сверхпроводимость, или разрушение самих квазичастиц - является в настоящее время гипотетическим. Механизм подавления СП беспорядком в теории Абрикосова-Горькова, связанный с эффектами сильного рассеяния электронов на магнитных (для ^-спаривания) и немагнитных (для й-спаривания) примесях, очевидно, сильно переоценивает скорость уменьшения температуры сверхпроводящего перехода как в случае ТФ систем, так и ВТСП. В последних, кроме того, важную роль в подавлении сверхпроводимости разупорядочением играют, очевидно, эффекты электронной локализации

системы - на локализованные на атомах Си моменты и локализованные (в большей или меньшей степени) электроны. Эти различия в какой-то степени связаны и с существенно различными энергетическими масштабами взаимодействий в этих двух классах соединений. В любом случае, при нарушении кристаллического порядка в этих системах меняется тип взаимодействия - от коллективного к локальному, который можно рассматривать как непрерывный фазовый переход, в некотором смысле аналогичный переходу в ТФ системах, вызванному тепловыми смещениями атомов при возрастании температуры. Можно полагать, что в ВТСП системах этот переход, приводящий к возникновению полностью локализованных электронных состояний в разупорядоченных (не сверхпроводящих) образцах, тесно связан с существованием псевдощелевых состояний, трансформации которых приводят, в частности, к экспоненциальному росту электросопротивления как функции концентрации радиационных дефектов.

Глава 9. Приложение

В этом разделе приведено подробное изложение результатов нескольких экспериментальных работ разных авторов, посвященных исследованию топологии радиационных дефектов, образующихся при облучении быстрыми нейтронами, ионами и некоторыми другими высокоэнергетическими частицами, основанных, главным образом, на электронно-микроскопических и нейтронографических исследованиях.

На основе анализа этих работ делается вывод, что в той области флюенсов (Ф = 2-1018 - 5-1019 см-2), где проведены все исследования в настоящей работе, и где наблюдаются основные радиационные эффекты в нормальных и сверхпроводящих свойствах, в облученных быстрыми нейтронами образцах пространственное распределение дефектов является однородным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате впервые проведенного исследования влияния разупорядочения, индуцированного облучением нейтронами и электронами, на транспортные и гальваномагнитные свойства высокотемпературных сверхпроводников, соединений с тяжелыми фермионами, сверхпроводящих интерметаллидов MgB2 и М§С№з и соединений с низкой концентрацией носителей заряда 1пхВ12_хТез, РЬБе, ЩБе, (¡)-А1Р<Же показано, что радиационное разупорядочение является эффективным методом изучения особенностей электронных состояний упорядоченных кристаллов.

(1) Установлено, что радиационное разупорядочение приводит к быстрой и полной деградации сверхпроводимости в ВТСП соединениях УВа2Си3Од,

(Ш-Се)2Си04 и В128г2СаСи20з, что является свидетельством необычного (нефононного) механизма спаривания в этих системах. Обнаружено, что поведение электронного транспорта в этих системах характерно для диэлектрического состояния: экспоненциальный в зависимости от концентрации дефектов рост электросопротивления и его отрицательный температурный коэффициент наблюдаются при относительно малом беспорядке, в том числе, и для сверхпроводящих образцов, что является следствием чрезвычайной близости оптимально легированных ВТСП-систем к переходу металл-диэлектрик. Показано, что в Са2_*5гДи04 такой переход отсутствует, а в KoзWOз наблюдается только при нейтронном флюенсе 5-1018 см"2.

(2) Установлено, что в соединениях, относящихся к системам с тяжелыми фермионами: антиферромагнетиках (СеСи2Се2, СеРс^Оео и СеР(128Ь), сверхпроводниках (РК^БЬп и ЬаКщБЬп), системах с Ферми-жидкостным (СеСи6) и не-Ферми-жидкостным (Се№20е2, СеО^У поведением радиационное разупорядочение приводит к подавлению антиферромагнитного или сверхпроводящего упорядочения, разрушению сильно взаимодействующей системы электронов проводимости и локализованных магнитных моментов на две подсистемы: локализованные магнитные моменты и слабо связанные с ними электроны проводимости.

(4) Установлено, что в облученных 5-МэВ электронами и быстрыми нейтронами соединениях 1п^В12_Дез, РЬБе, Те, ^Бе, П)-А1РсШе и графите наблюдаемые радиационные эффекты обусловлены образованием примесных уровней (зон), приводящим к эффективному сдвигу уровня Ферми.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Карькин А. Е., Давыдов С. А., Мирмельштейн А. В., Гощицкий Б. Н. Разупорядоченные нейтронным облучением монокристаллы: высокотемпературные сверхпроводники и квазидвумерные металлы // СФХТ. - 1992. - Т. 5. - С. 2215-2234.

2. Карькин А. Е., Воронин В. И., Дьячкова Т. В., Кадырова Н. И., Тютюник А. П., Зубков В. Г., Зайнулин Ю. Г., Садовский М. В., и Гощицкий

Б. Н. Сверхпроводящие свойства атомно-разупорядоченного соединения MgB2 // Письма в ЖЭТФ. - 2001. - Т. 73. - С. 640-643.

3. Карькин А. Е., Гощицкий Б. Н., Курмаев Э. 3., Рен 3. А. и Че Дж. С. Сверхпроводящие свойства атомно-разупорядоченного соединения MgCNi3 // ФММ. - 2003. - Т. 95 - С. 28-32.

4. Карькин А. Е., Щенников В. В., Гощицкий Б. Н., Данилов С. Е., Арбузов В. А. Анизотропия транспортных свойств разупорядоченных электронным облучением монокристаллов Bi2Te3 // ЖЭТФ. - 1998. - Т. 113. - С. 1787-1798.

5. Карькин А. Е., Щенников В. В., Гощицкий Б. Н., Данилов С. Е., Арбузов В. А., Кульбачинский В. А. Влияние электронного облучения на гальваномагнитные свойства монокристаллов полупроводников InxBi2 XTe3 // ФТТ. - 2003. - Т. 45. - С. 2147-2152.

6. Карькин А. Е., Щенников В. В., Овсянников С. В., Скипетров Е. П., Гощицкий Б. Н. Индуцированный облучением быстрыми нейтронами электронный переход полупроводник - металл в селениде свинца // Письма в ЖТФ. - 2004. - Т. 30. - С. 53-61.

7. Ovsyannikov S. V., Shchennikov V. V., Kar'kin А. Е. and Goshchitskii В. N. Phase transitions in PbSe under actions of fast neutron bombardment and pressure // J. Phys.: Condens. Matter. - 2005. - V. 17. - P. S3179-S3183.

8. Karkin A., Davydov S., Mirmelstein A., Goshchitskii В., Chebotaev N., Samokhvalov A., Sadowski W, Walker E.A. Anisotropic properties in High-Tc single crystals disordered by fast neutron irradiation // Physica C. - 1991. - V. 185-189. - P. 1269-1270.

9. Karkin A. E., Goshchitskii B. N., Voronin V. I., Poon S. J., Srimvas V., and Rapp O. Monitoring an insulator-metal transition in icosahedral AlPdRe by neutron irradiation // Phys. Rev. B. - 2002. - V. 66. - P. 092203.

10. Карькин A. E., Гощицкий Б. H., Воронин В. И., Poon S. J., Srinivas V., Rapp О. Изучение транспорта в икосаэдрическом AlPdRe с помощью метода радиационного разупорядочения // Сборник докладов 1-го Всероссийского совещания по квазикристаллам. - Москва, апрель 2003. - С. 64-71.

11. Карькин А. Е., Наумов С. В., Гощицкий Б. Н. и Балбашов А. М. Гальваномагнитные свойства атомно-разупорядоченных монокристаллов Sr2Ru04 // ЖЭТФ. - 2005. - Т. 127. - С. 1297-1309.

12. Karkin A., Krivoshchekov A., Naumov S., Kostromitina N. and Goshchitskii В. Transport properties in PrOs4Sbi2 single-crystals probed by radiation-induced disordering // Physica B. - 2005. - V. 359-361. - P. 913-914.

13. Воронин В. И., Давыдов С. А., Карькин А. Е., Мирмельштейн А. В., Гощицкий Б. Н. Влияние нейтронного облучения на свойства ВТСП // Письма в ЖЭТФ. - 1987. - Т. 46 М. - С. 165-167.

14. Aleksashin В. A., Berger I. F., Verkhovskii S. V., Voronin V. I., Goshchitskii B. N., Davydov S. A., Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Kozhevnikov V. I., Mikhaylov K. N., Parkhomenko V. D., Cheshnitskii S. M. Effect of disordering on properties of high-temperature superconductors // Physica C. - 1988. - V. 153-155. - P. 339-340.

15. Давыдов С. А., Карькин A. E., Мирмельштейн А. В., Бергер И. Ф., Воронин В. И., Пархоменко В. Д., Кожевников В. JL, Чешницкий С. М., Гощицкий Б. Н. Электросопротивление и теплоемкость разупорядоченного соединения YBa2Cu307_5 // Письма в ЖЭТФ. - 1988. - Т. 47. - С. 193-196.

16. Goshchitskii В. N., Davydov S. A., Karkin А. Е., Mirmelstein А. V., Voronin V. I., Chebotaev N. М., Samokhvalov A. A. Anisotropy of electrical resistivity and the upper critical fields in disordered single crystals of УВа2Сиз07 // Physica C. - 1989. - V. 162-164. - P. 1023-1024.

17. Алексашин Б. А., Воронин В. И., Верховский С. В., Давыдов С. А., Карькин А. Е., Мирмельштейн А. В., Гощицкий Б. Н., Жданов Ю. И., Кожевников В. Л., Михалев К. Н., Садовский М. В., Сериков В. В., Чешницкий С. М.. Эффекты локализации в атомно-разупорядоченных высокотемпературных сверхпроводниках // ЖЭТФ. - 1989. - Т. 95. - С. 678697.

18. Davydov S. A., Karkin А. Е., Mirmelstein А. V., Chebotaev N. М. Samokhvalov A. A., Parkhomenko V. D. Anisotropy of conductivity in radiation disordered YBa2Cu307 // Physica C. - 1989. - V. 161. - P. 549-554.

19. Davydov S. A., Goshchitskii B. N., Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Sadovskii M. V., Voronin V. I., Verkhovskii S. V., Cheshnitskii S. M. Kozhevnikov V. L., Aleksashin B. A., Mikhalyov K. N., Serikov V. V., Zhdanov Yu. I. Effects of Localization in Atomic-Disordered High-Tc Superconductors // Int. J. of Modern Physics B. - 1989. - V. 3. - P. 87-92.

20. Goshchitskii B. N., Davydov S. A., Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Sadovskii M. V., Voronin V. I., Localization effects in disordered high-Tc superconductors // Physica C. - 1989. - V. 162-164. - P. 1019-1020.

21. Goshchitskii B. N., Davydov S. A., Karkin A. E., Mirmelstein A. V Hall effect in disordered ceramic YBa2Cu307 // Physica C. - 1989. - V. 162-164. - P. 997-998.

22. Карькин A. E., Гощицкий Б. H. Гальваномагнитные свойства атомно-разупорядоченных соединений YBa2Cu307 // ФММ. - 2001. - Т. 92. - С. 1-5.

23. Szymchak R., Karkin A. E, Baran M., Szymchak H. Reversible magnetization of radiation-disordered УВа2Сиз07.х // Phys. Rev. B. - 1994. - V. 50. - P. 9463-9469.

24. Карькин A. E., Давыдов С. А., Гощицкий Б. H., Мошкин С. В., Власов М. Ю. Кинетические свойства радиационно-разупорядоченных монокристаллов YBa2Cu3Ox (х=6.4-6.95) // ФММ. - 1993. - Т. 76. - С. 103-113.

25. Воронин В. И., Бергер И. Ф., Карькин А. Е., Мирмелынтейн А. В., Гощицкий Б. Н. Нейтронографическое исследование атомно-разупорядоченных структур высокотемпературных сверхпроводников YBa2Cu307_5 и La, 83Sr0 i7Cu04 // СФХТ. -1990. - Т. 3. - С. 1561-1569.

26. Voronin V. I., Mirmelstein А. V., Davydov S. A., Karkin А. Е., Berger I. F., Goshchitskii В. N. Relation between structural distortions and Tc in high-Tc superconductors // Physica C. - 1991. - V. 185-189. - P. 877-878.

27. Karkin A. E., Akshentsev Yu. N. and Goshchitskii B. N. Galvanomagnetic properties of atomic-disordered CeT2Ge2 (T=Ni, Cu, Pd) and CeCu6 // Physica C.

- 2004. - V. 408-410. - P. 175-176.

28. Karkin A. E., Krivoshchekov A. S., Akshentsev Yu. N. and Goshchitskii B. N. Suppression of heavy-fermion behavior in CeT2X2 (T=Ni, Cu, Pd; X=Si, Ge) compounds under atomic disordering // Physica B. - 2005. - V. 359-361. - P. 160162.

29. Krivoshchekov A. S., Goshchitskii B. N., Voronin V. I., Berger I. F., Akshentsev Yu. N. and Karkin A. E. Crystal structure and transport properties of atomic-disordered CeCu6 // Physica B. - 2005. - V. 359-361. - P. 178-180.

30. Karkin A., Naumov S., Kostromitina N. and Goshchitskii B. Transport properties in heavy fermion system PrOsiSbu probed by radiation-induced disordering//Physica C. - 2004. - V. 408-410. - P. 173-174.

31. Karkin A., Krivoshchekov A., Naumov S., Kostromitina N. and Goshchitskii B. Transport properties in PrOs4Sbi2 single crystals probed by radiation-induced disordering // Physica B. - 2005. - V. 359-361. - P. 913-914.

32. A. Karkin, S. Nakatsuji, Y. Maeno and B. Goshchitskii. Neutron irradiation effects on anisotropic transport in Ca2-rSrxRu04 (x=0.2, 0.5) // Physica B. - 2006.

- V. 378-380. - P. 494-495.

33. A. E. Карькин, Б. H. Гощицкий. Особенности электронных состояний соединений с сильными электронными корреляциями: исследование методом радиационного разупорядочения // Физика элементарных частиц и атомных ядер. - 2006. - Т. 37. - С. 1533-1591.

Цитированная литература.

1. Изюмов Ю. А. Магнетизм и сверхпроводимость в сильно коррелированной системе // УФН. -1991. - Т. 161. - С. 1-45.

2. Rice Т. М. Reviews, prospects and concluding remarks/ ffigh-7c superconductivity - Where next? // Physica C. - 1997. - V. 282-287. - P. xix-xxiii.

3. Karkin A. E., Arkhipov V. E., Goshchitskii B. N., Romanov E. P., Sidorov S. K. Radiation effects in the Superconductor Nb3Sn // Phys. stat. sol.(a). - 1976. - V. 38. - P. 433-438.

4. Arkhipov V. E., Voronin V. I., Goshchitskii B. N., Karkin A. E., Kozhanov V. N., Mirmelstein A. V. and Romanov E. P. The structure, superconducting properties and electrical resistivity of V2Zr and V2Hf irradiated with fast neutrons // Phys. stat. sol. (a). - 1984. - V. 86. - P. k59-k62.

5. Карькин A. E., Давыдов С. А., Мирмелынтейн А. В., Гощицкий Б. Н. Разупорядоченные нейтронным облучением монокристаллы: высокотемпературные сверхпроводники и квазидвумерные металлы // СФХТ. - 1992. - Т. 5. - С. 2215-2234.

6. McMillan W. L. Transition temperature of strong-coupled superconductors // Phys. Rev. - 1968. - V. 167. - P. 331-344.

7. Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Arkhipov V. E., Goshchitskii B. N. Specific heat of Nb3Sn irradiated by fast neutrons // Phys. stat. sol.(a). - 1980. - V. 61. - P. kll7-kl22.

8. Архипов В. E., Воронин В. И., Карькин А. Е., Мирмелынтейн А. В. Теплоемкость соединения Mo3Si: сверхпроводимость и смягчение фононного спектра // ФММ. - 1983. - Т. 55. - С. 79 - 89.

9. Kontani Н. Generalized Kadowaki-Woods Relation in Heavy Fermion Systems with Orbital Degeneracy // J. Phys. Soc. Jpn. - 2004. - V. 73. - P. 515518.

10. Tsujii N., Kontani H., and Yoshimura K. Universality in Heavy Fermion Systems with General Degeneracy // Phys. Rev. Lett. - 2005. - V. 94. - P. 057201.

11. Nagamatsu J. et al. Superconductivity at 39 К in magnesium diboride // Nature. - 2001. - V. 410. - P. 63-64.

12. Bednorz J. G., Milller K. A. Possible High Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system// Z. Phys. B. - 1986. - V. 64. - P. 189-193.

13. Rosner H., Weht R., Johannes M. D., Pickett W. E„ and Tosatti E. Superconductivity near Ferromagnetism in MgCNi3 // Phys. Rev. Lett. - 2002. -V. 88.-P.027001.

14. Булаевский Л. Н., Садовский М. В. Локализация и сверхпроводимость // Письма в ЖЭТФ. - 1984. - Т. 39. - С. 524-527.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 85 заказ 06 объем 2 печ.л.формат 60x84 1/16 620041 г.Екатеринбург ГСП-170 ул.С.Ковалевской, 18

;И4М УрО РАН

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Карькин, Александр Евгеньевич

Список сокращений и обозначений

1. Введение

1.1. Общая характеристика работы

1.2. Метод радиационного разупорядочения

1.3. Особенности электронного транспорта в системах с сильным электрон- 30 электронным рассеянием

2. Методики

3. Сверхпроводящие соединения с сильным электрон-фононным взаимодействием

3.1. MgB

3.2. MgCNi

4. Соединения с низкой концентрацией носителей заряда

4.1. In^Bi2.xTe3 (х = 0, 0.04, 0.07), Те, PbSe и HgSe

4.2. Графит

4.3. (i)-AlPdRe

5. Высокотемпературные сверхпроводники и их аналоги , 97 5.I.K0.3WO

5.2 Ca^Sr2^Ru04 (х = 0,1.5,1.8)

5.3 YBa2Cu3Ox, (Nd-Ce)2Cu04 и Bi2Sr2CaCu

6. Соединения с тяжелыми фермионами

6.1. Антиферромагнитные соединения CeCu2Ge2, CePd2Ge2 и CePd2Si

6.2. Соединение с Ферми-жидкостным поведением СеСиб

6.3. Соединения с не-Ферми-жидкостным поведением CeNi2Ge2 и CeCu2Si

6.4. Сверхпроводящие соединения PrOs4Sbi2 и LaRu4Sbi

7. Основные результаты

Введение диссертация по физике, на тему "Транспортные свойства радиационно-разупорядоченных соединений с сильными электронными корреляциями"

1.1. Общая характеристика работы

Актуальность работы

Интерес к сильно коррелированным системам, у которых характерная энергия кулонов-ского взаимодействия порядка ширины зоны, исключительно возрос после открытия в конце прошлого века двух новых классов материалов: высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и систем с тяжелыми фермионами (ТФ). Наиболее удивительное свойство этих двух систем - сверхпроводимость (СП) с необычным (возможно, не фононным) механизмом спаривания и необычной симметрией параметра порядка (J-типа). В ВТСП системах на необычный механизм спаривания указывает существование очень высоких температур СП перехода Тс ~ 100 К. В системах типа ТФ - тот факт, что в СП участвуют аномально тяжелые носители заряда с эффективной массой m порядка сотен электронных масс пге, что экспериментально проявляется, например, в необычно больших величинах производной второго критического поля (-dHa/dT) и скачка теплоемкости АС при Т = Тс. Проявлением сильных электронных корреляций в этих системах является близость СП составов к антиферромагнитному (АФМ) и к электронному металл-диэлектрик (ПМД) переходам, наличие локализованных магнитных моментов на магнитоактивных атомах (Си в ВТСП системах, Се или U в ТФ системах) [1,2, 3, 4]. Как следствие, в системах этого типа наблюдается сильное электрон-электронное рассеяние. Считается, что основное состояние ВТСП систем - моттовский диэлектрик - возникает из-за сильного кулоновского отталкивания электронов на одном узле [2,4].

Общим для ВТСП и ТФ систем является тот факт, что СП возникает вблизи т. н. квантовой критической точки (т. е. точки, в которой фазовый переход происходит при Т= 0 и в окрестности которой несколько различных электронных основных состояний конкурируют между собой), разделяющей, как правило, АФМ и парамагнитные области на фазовой диаграмме Т - х, где в качестве внешнего параметра х может быть концентрация легирующего элемента, давление или другой подходящий параметр, изменение которого приводит к подавлению АФМ упорядочения [5]. Зависимость Гс от х имеет вид кривой с максимумом (рис. 1), СП исчезает при движении в сторону парамагнитной области, так что есть все основания предполагать тесную связь электронов проводимости с локализованными магнитными моментами, которая обуславливает нефононный механизм СП в рассматриваемых соединениях.

Отличительная особенность нормального состояния этих систем - это не-Ферми-жидкостное (НФЖ) поведение, наблюдаемое в окрестности существования СП.

Для Ферми-жидкостных (ФЖ) систем низкотемпературное поведение таких величин, как, например, магнитная восприимчивость электронная теплоемкость Се и электросопротивление /о(7), имеет вид

Z = Zo, (1)

CJT=% (2) f*T) = fb + A2f, (3) где постоянные величины хо и Y пропорциональны плотности электронных состояний на уровне Ферми N(EF):

Zo = {pa?N{Ev), r=(7?/3)(kB)2N(Er), а коэффициент при квадратичном члене в электросопротивлении А2 пропорционален (N(Ef))2. В модели сферической поверхности Ферми N(Ey) = (m*ki)/(7?h2), так что Хо и /пропорциональны т , а коэффициент А2 пропорционален (т*)2.

Для систем с НФЖ поведением вместо (1) - (3) в области низких температур наблюдаются зависимости типа

X—\пТ, (4)

CJT--\пТ, (5) р(Т)=& + А1Тп, m = 1, (6) так что % и формально расходятся при Т -» 0. В некоторых случаях вместо логарифмических типа (4) и (5) наблюдаются корневые ~(1 - ау2Т112) или степенные ~Г~1+а зависимости (ai/2 >0, а> 0), а показатель m в (6) может заметно отличаться от единицы [6]. Термин «НФЖ поведение» обычно применяют к системам, обнаруживающим необычные температурные зависимости свойств типа х> Се/Т и р(Т), которые наблюдаются, как правило, вблизи квантовой критической точки [2]. Для ВТСП систем используются также термины «странный» (strange) металл [4] или маргинальная (marginal) Ферми-жидкость [7]. Строго говоря, термин «не-Ферми-жидкость» предполагает отсутствие (затухание) элементарных возбуждений (квазичастиц) вблизи уровня Ферми при Т = 0. Заметим, однако, что в некоторых ТФ системах поведение типа (4) - (6) наблюдается в довольно широкой области температур от ~1 шК до нескольких К, так что такое поведение вряд ли можно интерпретировать иначе, чем реальным отсутствием квазичастиц фермиевского типа вблизи, уровня Ферми. В дальнейшем мы будем использовать термин «НФЖ поведение» именно в тех случаях, когда вместо температурных зависимостей типа (1) - (3) наблюдаются зависимости типа (4) - (6) в области низких температур для ТФ систем и зависимости типа (6) в области Т> Тс для систем ВТСП типа [8].

Рис. 1. Фазовые диаграммы для высокотемпературных сверхпроводников (слева) и систем с тяжелыми фермионами (справа). Обозначения: АФММ - антиферромагнитный металл, АФМД - антиферромагнитный диэлектрик, СП - сверхпроводимость, ФЖ - Ферми-жидкость, НФЖ - не-Ферми-жидкость.

Несмотря на внешнее сходство фазовых диаграмм для ВТСП [9, 5] и ТФ [10] систем (рис. 1), их температурный (энергетический) масштаб существенно различается. Если в ВТСП системах температура Нееля Т^ ~ 300 К, а температура сверхпроводящего перехода Тс~ 100 К, то в ТФ системах эти величины значительно ниже, 7n ~ 10 К и Тс ~ 1 К. Это связано как с различными величинами магнитных моментов на атомах Си и Се, так и различными концентрациями носителей заряда и, соответственно, различными величинами спин-спинового взаимодействия локализованных магнитных моментов и электронов проводимости.

Основное состояние ВТСП систем - АФМ (моттовский) диэлектрик. При допировании дырками (например, при увеличении х в системе La2-xSrxCu04) АФМ подавляется и при концентрации р ~ 0.05 - 0.1 (в единицах дырка на атом Си) возникает СП состояние [11]. Прир ~ 0.16 (оптимальное допирование) Тс достигает максимума и исчезает при /? ~ 0.2 - 0.25. В области р < 0.1 наблюдается псевдощелевое состояние (спиновая щель) [12, 13], которое проявляется как уменьшение спиновой плотности при уменьшении температуры (в области Т > Гс); здесь же наблюдается НФЖ поведение, которое характеризуется, в частности, линейной зависимостью р(Т) типа (6). В области р > 0.1 наблюдается ФЖ поведение с квадратичной зависимостью р(Т) типа (3). Фазовая диаграмма такого типа имеет «универсальный» характер для В ТСП систем с проводимостью дырочного типа.

Основное состояние ТФ систем - магнитный (как правило, АФМ) металл с ФЖ поведением (квадратичной зависимостью электросопротивления) при Т > Тм. При подавлении АФМ перехода давлением (или другими типами внешнего воздействия, такими как легирование или приложение внешнего магнитного поля) возникает СП состояние, которое при Т> Тс показывает НФЖ поведение свойств типа (3) - (6), а поведение ФЖ типа возникает, как правило, в области более высоких давлений в несверхпроводящей области.

Вся имеющаяся в настоящее время совокупность экспериментальных данных и теоретических исследований свидетельствует в пользу того, что электронные состояния, ответственные за возникновение необычной СП и НФЖ поведения, определяются сильным взаимодействием электронов проводимости и магнитоактивных атомов (решетка Кондо). Однако остается невыясненным, насколько важен атомный порядок для формирования этих уникальных состояний в ВТСП, ТФ и других системах с сильными электронными корреляциями и, соответственно, каким образом трансформируются электронные состояния при атомном разупо-рядочении. Чтобы лучше понять эффекты разупорядочения в этих чрезвычайно сложных системах, необходимо изучить влияние атомного беспорядка на свойства нормального и сверхпроводящего состояний более простых систем.

Так, например, характерные особенности нормального состояния ВТСП соединений - это пониженная (по сравнению с «обычными» металлами) концентрация электронов с сильно анизотропным (квазидвумерным) спектром и сильными электронными корреляциями. Так как систематическое исследование влияния атомного разупорядочения на электронные свойства систем такого типа отсутствует, необходимо, в первую очередь, провёсти изучение эффектов радиационного разупорядочения в системах с похожими свойствами. Это соединения с относительно низкой концентрацией носителей (полуметаллы) и значительной анизотропией транспортных свойств, а также слоистые оксидные соединения с металлическим типом проводимости, которые могут быть отнесены к сильнокоррелированным системам [14]. Сверхпроводимость в соединениях с относительно низкой электронной концентрацией -достаточно редкое явление, поэтому воздействие радиационного разупорядочения на СП свойства рассматриваются в данной работе на примере двух относительно новых сверхпроводников на основе магния.

Цели и задачи исследования

Основной целью данной работы является исследование особенностей электронных состояний систем с сильными электронными корреляциями (высокотемпературных сверхпроводников и соединений с тяжелыми фермионами) с помощью метода радиационного разупорядочения.

Для достижения этой цели решались следующие конкретные задачи:

1) изучить влияние радиационного разупорядочения (дефектов атомного масштаба) на свойства сверхпроводящего и нормального состояний классических сверхпроводников II рода, относящихся к системам с сильным электрон-фононным взаимодействием;

2) исследовать поведение гальваномагнитных свойств при радиационном разупорядоче-нии металлических соединений с относительно низкой (1017 - 1019 см-3) концентрацией носителей заряда, в том числе и с существенно анизотропным электронным транспортом;

3) исследовать влияние разупорядочения на электрические и магнитные свойства в сверхпроводящем и нормальном состояниях высокотемпературных сверхпроводников, а также их электронных и структурных аналогов - оксидных соединений с анизотропным (квазидвумерным) транспортом;

4) для выяснения роли кристаллического порядка в формировании электронных состояний в соединениях с тяжелыми фермионами изучить влияние разупорядочения на электронные свойства систем с различными типами основного состояния: антиферромагнетиков, сверхпроводников и соединений с аномально большой электронной массой, обнаруживающих Ферми-жидкостное или не-Ферми-жидкостное поведение электронных свойств.

Научная новизна полученных результатов

В результате впервые проведенного исследования влияния разупорядочения, индуцированного облучением нейтронами и электронами, на транспортные и гальваномагнитные свойства высокотемпературных сверхпроводников, соединений с тяжелыми фермионами, сверхпроводящих интерметаллидов MgB2 и MgCNi3 и соединений с низкой концентрацией носителей заряда InxBi2-xTe3, PbSe, HgSe, (i)-AlPdRe показано, что радиационное разупоря-дочение является эффективным методом изучения особенностей электронных состояний упорядоченных кристаллов.

1) Установлено, что радиационное разупорядочение приводит к быстрой и полной деградации сверхпроводимости в ВТСП соединениях УВагСизО*, ,(Nd-Ce)2CuC>4 и Bi2Sr2CaCu208. Обнаружено, что поведение электронного транспорта в этих системах характерно для диэлектрического состояния: экспоненциальный в зависимости от концентрации дефектов рост электросопротивления и его отрицательный температурный коэффициент наблюдаются при относительно малом беспорядке, в том числе, и для сверхпроводящих образцов. Показано, что электронные состояния ВТСП соединений характеризуются чрезвычайной близостью к переходу металл-диэлектрик, радиационное разупорядочение приводит к разрушению когерентных электронных состояний, образованных за счет взаимодействия электронов проводимости с локализованными магнитными моментами, на две относительно слабо взаимодействующие подсистемы: локализованные на атомах Си магнитные моменты и локализованные электроны.

2) Установлено, что в соединениях, относящихся к системам с тяжелыми фермионами: антиферромагнетиках (CeCu2Ge2, CePd2Ge2 и CePd2Si2), сверхпроводниках (PrOs4Sbi2 и LaRu4Sbi2), системах с Ферми-жидкостным (СеСи6) и не-Ферми-жидкостным (CeNi2Ge2, CeCu2Si2) поведением радиационное разупорядочение приводит к подавлению антиферромагнитного или сверхпроводящего упорядочения, разрушению сильно взаимодействующей системы электронов проводимости и локализованных магнитных моментов на две подсистемы: локализованные магнитные моменты и слабо связанные с ними электроны проводимости.

3) Установлено, что уменьшение температуры сверхпроводящего перехода в соединениях MgB2 и MgCNi3, наблюдаемое при радиационном разупорядочении, связано с уменьшением плотности электронных состояний на уровне Ферми. Показано, что соединения этого типа относятся к сверхпроводникам с сильным электрон-фононным взаимодействием.

4) На основе анализа влияния радиационного разупорядочения на гальваномагнитные свойства соединений In^Bi2^Te3, PbSe, Те, HgSe, (i)-AlPdRe и пиролитического графита при облучении 5-МэВ электронами и быстрыми нейтронами показано, что радиационные эффекты обусловлены образованием примесных уровней (зон), приводящим к эффективному сдвигу уровня Ферми.

Научная и практическая значимость работы

Основные положения, выносимые на защиту

1) Экспериментальные результаты о влиянии атомного разупорядочения на свойства нормального и сверхпроводящих состояний соединений MgB2 и MgCNi3, анализ которых показывает, что уменьшение температуры сверхпроводящего перехода происходит, в основном, вследствие уменьшения плотности электронных состояний на уровне Ферми, что свидетельствует об электрон-фононном механизме сверхпроводимости в этих соединениях.

2) Экспериментальные результаты о влиянии электронного и нейтронного облучений на зависимости электросопротивления и эффекта Холла от температуры, магнитного поля и высокотемпературного отжига анизотропных монокристаллов InJBi2-xTe3, Те и кристаллов с кубической структурой PbSe, HgSe. Наблюдаемые изменения концентрации носителей заряда при радиационном разупорядочении как следствие сдвига уровня Ферми из-за увеличения плотности радиационных дефектов, несущих эффективный заряд.

3) Эффект индуцированного радиационным разупорядочением увеличения низкотемпературной величины электросопротивления на 3 порядка в квазикристалле (i)-AlPdRe, возникающий вследствие размытия псевдощели вблизи уровня Ферми.

4) Результаты влияния низкотемпературного (80 К) облучения быстрыми нейтронами на свойства нормального и сверхпроводящего состояний ВТСП-соединений УВа2СизОх, (Nd-Се)гСи04 и Bi2Sr2CaCu20s, транспортные свойства оксидных соединений K0.3WO3 и Ca2-.tSrtR.uO4, пиролитического графита. Обнаруженные в ВТСП-соединениях эффекты полной деградации сверхпроводимости и экспоненциального (в зависимости от флюенса облучения) роста электросопротивления, свидетельствующие о близости ВТСП систем к переходу металл-диэлектрик и возникающем при радиационном разупорядочении разрушении когерентных электронных состояний, ответственных за «необычную» сверхпроводимость, на две относительно слабо взаимодействующие подсистемы: локализованные на атомах Си магнитные моменты и локализованные электроны.

5) Обнаруженную методом радиационного разупорядочения в системах с тяжелыми фермионами совокупность следующих результатов:

- сильную чувствительность электронных состояний, соответствующих когерентному движению носителей с большой эффективной массой, к индуцированному облучением кристаллическому беспорядку, на примере антиферромагнетиков СеСигСег, CePd2Ge2, CePd2Si2, систем с Ферми-жидкостным (СеСиб) и не-Ферми-жиДкостным (CeNi2Ge2, CeCu2Si2) поведением низкотемпературных свойств;

- быстрое подавление разупорядочением сверхпроводимости в PrOs4Sbi2 и LaRu4Sbi2, свидетельствующее о необычном механизме сверхпроводимости в соединениях этого типа.

Апробация работы.

Основные результаты работ, вошедших в диссертацию, докладывались и обсуждались на Всесоюзном рабочем совещании по проблемам ВТСП (Заречный, 1987); Международном совещании «Эффекты сильного беспорядка в ВТСП» (Заречный, 1990); III Всесоюзном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1991); Международных конференциях "Новые механизмы и материалы сверхпроводимости" (Беркли, 1987); I (Интерла-кен, 1988), III (Каназава, 1991), IV (Гренобль, 1994), V (Пекин, 1997), VII (Рио-де-Жанейро, 2003) и VIII (Дрезден, 2006); IV (2001), V (2003) и VI (2005) международных уральских семинарах «Радиационная физика металлов и сплавов» (Снежинск); Международном совещании по высокотемпературным сверхпроводникам и новым неорганическим соединениям (Москва-Петербург, 2001); XXXIII Совещании по физике низких температур (Екатеринбург, 2003); 1-м Всероссийском совещания по квазикристаллам (Москва, 2003) 11 Международной конференции по узко-щелевым полупроводникам (Буффало, 2003); Международных конференциях по сильно коррелированным системам (Карлсруэ, 2004 и Вена 2005); XVIII совещании по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния (Заречный, 2004); 16 Международной конференции по высоким магнитным полям в физике (Таллахасси, 2004); Первой международной конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» (Москва, 2004); XVI Уральской международной зимней школе по физике полупроводников, (Екатеринбург-Кыштым, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 33 статьи в рецензируемых российских и зарубежных журналах. Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в работах [27, 73, 82, 93, 95, 102, 104, 105, 106, 112, 113, 142, 145, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 160, 161,163,165,169,170,178,179,182,193,194,205].

Работа выполнена в Отделе работ на атомном реакторе Института физики металлов УрО РАН по Госбюджетной теме «Исследование дефектов, структурных и фазовых превращений, диффузионных процессов и физических свойств твердых тел при высокоэнергетичных излучениях и термических воздействиях» (№ г.р. 01.200103133), при поддержке Президиума РАН и Президиума УрО РАН в рамках Программы фундаментальных исследований «Квантовая макрофизика» (Госконтракты №№ 10104-71/П-03/040-348/280605-089; 10104-34/П-03/040-348/060706-045, Проекты УрО РАН №№ 3, 4), МПН и Т РФ в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы (Госконтракты №№ 108-31(00)-П, 40.012.1.1.1150, 40.020. 1.1.1166), Грантов Президента РФ для ведущих научных школ России (№№ 96-15-96515, 00-15-96581, НШ-639.2003.2).

Личный вклад автора.

Диссертация является обобщением многолетних исследований автора, начиная с 1987 года, выполненных непосредственно им и заключающихся в общей постановке цели и задач исследования, проведении измерений транспортных и гальваномагнитных свойств образцов, обработке и анализе результатов, интерпретации и обобщении полученных данных, формулировке выводов. Вклад соавторов отмечен в разделе «Благодарности».

Благодарности

Автор выражает признательность и приносит благодарность сотрудникам

ИФМ УрО РАН:

Б. Н. Гощицкому - за всестороннюю поддержку и помощь в работе;

С. А. Давыдову, А. В. Мирмелыптейну, В. И. Воронину - за обсуждение результатов;

В. Д. Пархоменко - за облучение образцов в низкотемпературном канале-криостате КНТО;

B. В. Щенникову - за предоставление монокристаллических образцов 1пхВ12-Дез, PbSe, Те, HgSe и обсуждение результатов;

C. В. Верховскому - за обсуждение результатов;

С. Е. Данилову, В. А, Арбузову - за облучение образцов 5-МэВ электронами;

Н. М. Чеботаеву - за предоставление монокристаллических образцов YBa2Cu307;

С. В. Наумову - за предоставление монокристаллических образцов УВа2Сиз07, PrOs4Sbi2 и LaRu4Sbi2;

Ю. Н. Акшенцеву - за предоставление поли- и монокристаллических образцов CeCu2Ge2, CePd2Ge2, CePd2Si2, CeNi2Ge2, CeCu2Si2, CeCu6;

ИХТТУрО PAH:

В. JI. Кожевникову, С. M. Чешницкому - за предоставление поликристаллических образцов УВа2СизС>7 и обсуждение результатов;

B. Г. Зубкову, - за предоставление поликристаллических образцов MgB2 и обсуждение результатов;

Института электрофизики:

М. В. Садовскому - за обсуждение результатов;

Петербургского госуниверситета:

C. В. Мошкину, М. Ю. Власову - за предоставление монокристаллических образцов YBa2Cu30,;

МГУ:

В. А. Кульбачинскому, Е. П. Скипетрову - за предоставление монокристаллических образцов Ь^Ша-Дез и обсуждение результатов;

МЭИ:

А. М. Балбашову - за предоставление монокристаллических образцов Sr2Ru04;

Uniyersite de Geneve. Section de Physique, Switzerland:

W. Sadowski, E. Walker - за предоставление монокристаллических образцов K0.3WO3 и (Nd-Ce)2Cu04;

Institute of Physics, Polish Academy of Sciences:

R. Szymczak, H. Szymczak, M. Baran - за помощь в измерениях на СКВИД-магнетометре облученных кристаллов УВагСизСЬ и обсуждение результатов;

National Laboratory for Superconductivity, Institute of Physics, Chinese academy of Sciences:

Z. A. Ren, G. C. Che - за предоставление образцов MgCNi3;

Department of Physics. University of Virginia:

S. J. Poon - за предоставление образцов (i)-AlPdRe;

Solid State Physics. IMIT, Kungliga Tekniska Hogskolan, Sweden:

V. Srinivas, O. Rapp - за предоставление образцов (i)-AlPdRe и обсуждение результатов;

Department of Physics. Kyoto University, Japan:

S. Nakatsuji, Y. Maeno - за предоставление монокристаллических образцов Ca2-^SrxRu04 и обсуждение результатов.

Структура диссертации

Диссертация состоит из 9 глав, включающих введение, основные результаты, заключение и приложение, изложена на 203 страницах, включая 1 таблицу, 82 рисунка, список литературы из 205 наименований.

В первой главе (Введение) обосновывается актуальность темы исследований, формулируются цели, задачи работы и результаты, выносимые на защиту, отмечена научная новизна и практическая ценность, указан личный вклад автора, выражены благодарности коллегам автора за предоставление образцов для исследований, помощь в проведении исследований и обсуждении результатов. Далее подробно описан использованный для решения поставленных задач метод радиационного разупорядочения, а также рассмотрены особенности электронного транспорта в системах с сильным электрон-электронным рассеянием, являющихся основными объектами исследования данной работы.

Во второй (методической) главе приведены характеристики образцов и экспериментальные методики измерений гальваномагнитных свойств анизотропных монокристаллических образцов, разупорядоченных облучением быстрыми нейтронами и электронами, обсуждаются экспериментальные трудности, возникающие при измерениях сильно анизотропных кристаллов, облученных нейтронами и имеющих не оптимальные размеры.

Как упоминалось выше, основной задачей диссертационной работы является изучение особенностей нормального и сверхпроводящего состояний высокотемпературных сверхпроводников и систем с тяжелыми фермионами методом радиационного разупорядочения. Прежде чем приступить к изложению и анализу экспериментов для этих сложных систем, свойства которых в большой степени определяются сильными электронными корреляциями, целесообразно рассмотреть поведение двух относительно более простых систем, главным образом, для более детального понимания индуцированных , электронным или нейтронным облучением радиационных эффектов, которые наблюдаются в твёрдых телах с относительно высокими и низкими концентрациями носителей заряда (Главы 3,4).

В третьей главе работы приведены экспериментальные результаты и обсуждается влияние разупорядочения на свойства сверхпроводящего и нормального состояний относительно недавно открытых сверхпроводников MgB2 и MgCNij, причем основное внимание уделено именно изучению СП свойств. Приведено сравнение с ранее изученными нами интерметал-лидами типа А-15 и др. Показано, что основной причиной деградации сверхпроводимости при атомном разупорядочении в MgB2 и MgCNi3, также как и в других системах с сильным электрон-фононным взаимодействием, является размытие тонкой структуры в плотности электронных состояний N(E) вследствие потери дальнего порядка (функция N(E) становится более гладкой, но N(Eр) не обращается в нуль). Основной результат состоит в том, что для СП с электрон-фононным взаимодействием Я ~ N(E?), поэтому Гс не должна уменьшаться строго до нуля, что, по-видимому, выполняется для большинства изученных к настоящему времени соединений, которые можно отнести к интерметаллидам с широкой зоной.

В четвертой главе рассматриваются радиационные эффекты в несверхпроводящих металлических системах с относительно низкой концентрацией носителей заряда на примере InxBi2xTe3, Те, PbSe, HgSe, графита, а также соединения с икосаэдрической структурой (с симметрией 5-го порядка) (i)-AlPdRe. Так как в ВТСП соединениях важную роль в формировании свойств сверхпроводящего и нормального состояний играет квазидвумерный (сильно анизотропный) характер движения носителей заряда, особое внимание уделено изучению соединений со слоистой кристаллической структурой типа ГпдВЬ-лТез. Показано, что в соеди

17 1Q о нениях с относительно низкой концентрацией носителей п = {10 -10 )см возникновение радиационных дефектов, несущих эффективный заряд, приводит к образованию примесных уровней (зон) и, соответственно, сдвигу уровня Ферми. В тех случаях, когда знаки зарядов основных носителей и радиационных дефектов совпадают (Те, HgSe, графит), это приводит к увеличению концентрации носителей, что является основной причиной наблюдаемых изменений транспортных свойств. Если знаки зарядов носителей и дефектов противоположны, уровень Ферми попадает в область щелевых состояний, свойства которых (концентрации носителей и их подвижности) значительно отличаются от свойств основных носителей (ГпЗ^г-Лез, PbSe). Эти состояния, принадлежащие зонам примесного типа, тем не менее, остаются металлическими (не локализованными), но с поведением температурных зависимо

17 стей транспортных свойств, кардинально отличающимся от поведения основных носителей. В случае соединений с относительно узкой щелью (ЬгЗ^г-Дез) при разупорядочении уровень Ферми находится в валентной зоне, пересекает щель и попадает в верхнюю зону, так что знак основных носителей меняется. Эффекты рассеяния на дополнительных (радиационных) дефектах в этих системах несущественны, они становятся существенными только при более сильном разупорядочении (облучение пиролитического графита флюенсом 2-1019 см-2 быстрых нейтронов при Т — 80 К). Эффекты размытия тонкой структуры в плотности электронных состояний N(E) вследствие потери дальнего порядка также играют .определенную роль, которая наиболее значительна в (i)-AlPdRe, где кристаллический беспорядок приводит к полному исчезновению псевдощели.

В пятой главе радиационные эффекты в ВТСП соединениях рассмотрены для трех наиболее хорошо изученных (в исходном состоянии) систем: УВагСизО*, (Nd-Ce)2Cu04, Bi2Sr2CaCii208 и двух оксидных соединений, которые являются структурными (S^RuO^ или электронными (K0.3WO3) аналогами высокотемпературных сверхпроводников. Основное внимание уделено изучению наиболее хорошо исследованного в исходном состоянии ВТСП соединения УВагСизОу. Показано, что в оксидных соединениях (Sr2Ru04) с относительно высокой концентрацией носителей (пц « 5-1022 см-3) облучение не приводит к локализации носителей заряда. Транспорт остается когерентным как в плоскости, так и при межплоскостном движении носителей. Основные изменения транспортных свойств здесь связаны с трансформациями электронных состояний тяжелых носителей, тогда как изменения в системе легких носителей малы и сводятся лишь к увеличению остаточного электросопротивления из-за рассеяния на радиационных дефектах при относительно слабых изменениях электрон-электронного и магнитного типов рассеяния. В оксидных соединениях с более низкой концентрацией носителей (пц « 1021 - 1022 см-3), к которым относятся ВТСП соединения и K0.3WO3, разупорядочение приводит к электронному переходу типа металл-диэлектрик. Характер этого перехода оказывается, однако, заметно различным в этих двух типах соединений.

В шестой главе с помощью метода радиационного разупорядочения исследованы четыре основных класса соединений с тяжелыми фермионами: антиферромагнетики СеСигОег, CePd2Ge2 и CePd2Si2, системы с Ферми-жидкостным (СеСиб) и не-Ферми-жидкостным (CeNi2Ge2 и CeCu2Si2) поведением и сверхпроводники PrOs4Sbi2 и LaRu4Sbi2. Для классической ФЖ системы СеСиб проведено более детальное экспериментальное исследование, где кроме гальваномагнитных свойств (магнетосопротивление, эффект Холла) проведены также измерения намагниченности и теплоемкости. Установлено, что изменения свойств ТФ сис

18 тем при атомном разупорядочении носят достаточно универсальный характер. Различные квантовые эффекты, проявляющиеся в области низких Т (состояния с тяжелыми фермиона-ми, сверхпроводимость с необычной симметрией параметра порядка, магнитное упорядочение) оказываются чрезвычайно чувствительными к радиационным дефектам. Относительно умеренный структурный беспорядок приводит к быстрому подавлению АФМ упорядочения (CePd2Si2), сверхпроводимости (PrOs4Sbi2, LaRu4Sbi2), а также ТФ состояний как с ФЖ (СеСи6), так и НФЖ (CeNi2Ge2, CeCu2Si2) поведением. Важная особенность электронных состояний в системах этого типа состоит в том, что при атомном разупорядочении они оказываются относительно устойчивыми в том смысле, что при подавлении АФМ или СП характер низкотемпературных зависимостей физических свойств (ФЖ или НФЖ поведение) сохраняется. Подавление ТФ состояний при разупорядочении можно интерпретировать как уменьшение концентрации тяжелых носителей заряда. Изменения зонных параметров легких носителей, которые дают основной вклад в транспорт при высоких Т, относительно невелики. Показана особая роль упорядоченного расположения f-атомов в кристаллической решетке (решетке Кондо) в формировании низкотемпературных квантовых состояний, особенно связанных с когерентным движением сильно взаимодействующих с локализованными магнитными моментами электронов проводимости, ответственным за возникновение необычной СП и ТФ состояний. Отмечено, что данное обстоятельство практически никак не учитывается в существующих к настоящему времени теоретических расчетах, пытающихся описать эти тонкие квантовые эффекты.

В седьмой главе сформулированы основные результаты, полученные в диссертации.

В восьмой главе (Заключение) анализируются общие закономерности отклика электронной подсистемы на радиационное разупорядочение, наблюдаемого в «обычных» металлических системах с различной величиной концентрации носителей заряда, и те специфические особенности поведения электронных свойств при разупорядочении, которые наблюдаются в высокотемпературных сверхпроводниках и системах с тяжелыми фермионами. Анализируются возможные причины индуцированного разупорядочением уменьшения Тс в системах с «необычной» сверхпроводимостью.

В девятой главе (Приложение) приведено подробное изложение результатов нескольких экспериментальных работ разных авторов, посвященных исследованию топологии радиационных дефектов, образующихся при облучении быстрыми нейтронами, иойами и некоторыми другими высокоэнергетическими частицами, основанных, главным образом, на электронно-микроскопических и нейтронографических исследованиях.

На основе анализа этих работ делается вывод, что в той области флюенсов (Ф= 2-1018

1 Q 2

5-10 см ), где проведены все исследования в настоящей работе, и где наблюдаются основные радиационные эффекты в нормальных и сверхпроводящих свойствах, в облученных быстрыми нейтронами образцах пространственное распределение дефектов является однородным.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты диссертации опубликованы также в обзорной статье [205]

8. Заключение

Обычные металлические системы с высокой концентрацией носителей п показывают достаточно тривиальное поведение при атомном разупорядочении, существенно отличающееся от поведения систем с сильными электронными корреляциями, которые характеризуются узкой зоной или (и) сильным электрон-электронным взаимодействием. В соединениях с высоI кими п основной эффект радиационного разупорядочёния - это усиление электронного рассеяния на случайном потенциале (примесное рассеяние), возникающем при введении в кристалл радиационных дефектов. Этот эффект не приводит к значительным изменениям зонных параметров системы и, согласно теореме Андерсона [37], не должен приводить к существенным изменениям температуры сверхпроводящего перехода Тс.

Однако в случае электронных систем с тонкими структурными особенностями в плотности электронных состояний N(E) вблизи уровня Ферми, которые нередко присутствуют в упорядоченных металлических соединениях, достаточно сильное разупорядочение может приводить к существенным искажениям кристаллической структуры и, как следствие этого, значительной перестройке электронного спектра. В случае соединений MgB2 и MgCNi3 эти эффекты приводят к уменьшению N(EF) и Гс, но величина Тс остается конечной. Напротив, в соединениях ВТСП и ТФ типа (а также Sr2Ru04 [130, 131]) квантовые состояния, ответственные за механизм сверхпроводимости, оказываются чрезвычайно чувствительными к нарушениям кристаллического порядка, так что СП состояния полностью подавляются при относительно небольшом разупорядочении.

Отклик электронной системы на атомное разупорядочение определяется как величиной п, так и тем типом взаимодействий, которые формируют данное электронное состояние. В системах с и = (10 -10) см возникновение радиационных дефектов (с концентрацией темах с п = (1017 - 1019) см-3 возникновение радиационных дефектов (с концентрацией ~1019 см-3 при облучении флюенсом 1019 см-2 электронов энергией 5-МэВ), несущих эффективный заряд, приводит к образованию примесных уровней (примесных зон) и, соответственно, сдвигу уровня Ферми.

В тех случаях, когда знаки зарядов основных носителей и радиационных дефектов совпадают (Те, HgSe, графит), это приводит к увеличению концентрации носителей, что является основной причиной наблюдаемых изменений транспортных свойств. Эффекты рассеяния на радиационных дефектах здесь менее значительны, они становятся существенными только Q 2 при более сильном разупорядочении (облучение графита флюенсом 2-10 см быстрых нейтронов при Г = 80 К). В случае, когда знаки зарядов носителей и дефектов противоположны 1

InJBi2-xTe3, х = 0, 0.04, 0.07 и PbSe) уровень Ферми пересекает область (псёвдо) щелевых состояний, транспортные свойства которых значительно отличаются от свойств основных носителей. Если в Тп^ЕНг-Дез эти состояния, принадлежащие зонам примесного типа, металлические (не локализованные), но с поведением транспортных свойств, кардинально отличающимся от поведения основных носителей, то в K0.3WO3 атомное разупорядочение приводит к ясно видимому переходу металл-диэлектрик.

В ВТСП и ТФ системах наблюдаются качественно отличные эффекты разупорядочения. Так как в этих системах п = (1021 - 1022) см-3, более существенным здесь становится не эффект легирования дефектами, а разрушение уникальных электронных состояний, образующихся при взаимодействии электронов с локализованными магнитными моментами и (в случае систем с тяжелыми фермионами) сосуществующих с обычными электронами проводимости в более или менее широкой области температур. Для существования этих низкотемпературных состояний, которые ответственны, очевидно, за «необычную» СП, очень важен кристаллический порядок, нарушение которого приводит к подавлению этих электронных состояний, что экспериментально обнаруживается как уменьшение концентрации тяжелых электронов (лн) в ТФ системах или уменьшение концентрации сверхпроводящих электронов (ns) в ВТСП системах. Это обстоятельство часто не принимается во внимание при построении теоретических моделей, претендующих на описание этих квантовых состояний, существенной особенностью которых является когерентность элементарных возбуждений.

Предложенный здесь механизм деградации сверхпроводимости при разупорядочении в ВТСП и ТФ системах - разрушение взаимодействия электронов с квазичартицами, ответственного за сверхпроводимость, или разрушение самих квазичастиц - является в настоящее время гипотетическим. Механизм подавления СП беспорядком в теории Абрикосова-Горькова, связанный с эффектами сильного рассеяния электронов на магнитных (для sспаривания) и немагнитных (для ^-спаривания) примесях, очевидно, сильно переоценивает скорость уменьшения температуры сверхпроводящего перехода как в случае ТФ систем, так и ВТСП (см. также оценки, сделанные в работе [173]). В ВТСП системах, кроме того, важную роль в подавлении сверхпроводимости разупорядочением играют, очевидно, эффекты электронной локализации [37, 38, 39, 155, 156,157, 158].

Основы теоретического понимания влияния слабого беспорядка (примесей) на сверхпроводимость были заложены в фундаментальных работах А. А. Абрикосова и JI. П. Горькова в конце 50-х годов прошлого века. В них удалось достигнуть полного понимания соответствующих эффектов в ситуации слабого беспорядка, когда длина свободного пробега электронов оставалось достаточно большой по сравнению с характерными межатомными расстояниями, хотя и могла быть малой по сравнению с размером куперовских пар (длиной когерентности £). Теория «грязных» сверхпроводников, построенная в этих работах, получила полное экспериментальное подтверждение и остается основой для описания свойств сверхпроводящих сплавов. Вместе с тем к концу 70-х годов стало ясно, что эта! теория не может описать свойства систем с достаточно сильным беспорядком, когда длина пробега электронов становится сравнимой с межатомным расстоянием.

Новый подход к теоретическому описанию сильно разупорядоченных сверхпроводников, находящихся вблизи андерсоновского перехода металл - диэлектрик, был впервые предложен в работах JI. Н. Булаевского и М. В. Садовского в середине 80-х годов [157, 158] и развивался в дальнейшем в работах М. В. Садовского с рядом соавторов [37, 38, 39]. В частности, было показано, что сверхпроводимость может сохраняться вплоть до окрестности андерсоновского перехода металл-диэлектрик, хотя критическая температура сверхпроводящего перехода сильно подавляется с ростом беспорядка, а при выполнении достаточно жестких условий (радиус локализации электронных состояний должен существенно превышать хаI рактерный размер куперовских пар, R\oz » <f) сверхпроводящее состояние может сохраниться даже в фазе андерсоновского диэлектрика, так что возникает достаточно "экзотическая"' фаза - сверхпроводящий диэлектрик.

Достаточно быстрая деградация Тс с ростом беспорядка, но при сохранении сверхпроводимости вплоть до перехода металл-диэлектрик связана, прежде всего, с квазидвумерным характером электронной подсистемы в этих соединениях, что и приводит к их сильной чувствительности к разупорядочению. Относительная устойчивость сверхпроводящего состояния этих систем (вплоть до области андерсоновского перехода металл-диэлектрик) было качественно интерпретировано на основе представлений о промежуточном характере куперовских пар, которые принадлежат в этих системах к переходной области от «рыхлых» пар к I компактным бозонным образованиям [39]. Механизм деградации Тс в ВТСП при разупорядочении, скорее всего, связан с эффектами роста кулоновского взаимодействия, а также с эффектами образования "кулоновской" псевдощели на уровне Ферми.

Характер деградации ТФ состояний зависит от величины эффективной массы m . В разу-порядоченных соединениях с относительно большими величинами m*/me > 100 (СеСиб, CeCu2Si2) в поведении транспортных свойств полностью отсутствуют признаки ТФ состояний, в соединениях с более умеренными величинами 10 < m*lme <100 (CePd2Si2, CePd2Ge2, СеСигОег, PrOs4Sbi2, а также, по-видимому, Саг-^гДиОд, л = 0.2, 0.5) ТФ состояния не разрушаются полностью, а при m*/me <10 (LaRu4Sbi2) радиационные эффекты относительно невелики. Механизм деградации ТФ состояний при разупорядочении, однако, требует более детального изучения. Наблюдаемые изменения поведения транспортных свойств при разупорядочении изученных ТФ соединений можно интерпретировать как уменьшение эффективной концентрации тяжелых носителей. Важная роль здесь также принадлежит эффекту нарушения когерентности движения ТФ, в результате чего их вклад в транспорт уменьшается.

Вызванный разупорядочением распад когерентной электронной системы на две более слабо взаимодействующие подсистемы - это общий для ВТСП и ТФ систем радиационный эффект, который отсутствует в рассмотренных выше системах (типа Bi2Te3 или MgB2). Однако если ТФ системы распадаются на локализованные на атомах Се (или Рг) магнитные моменты и слабо с ними взаимодействующие электроны проводимости, то ВТСП системы - на локализованные на атомах Си моменты и локализованные (в большей или меньшей степени) электроны. Эти различия в какой-то степени связаны и с существенно различными энергетическими масштабами взаимодействий в этих двух классах соединений. В любом случае, при нарушении кристаллического порядка в этих системах меняется тип взаимодействия - от коллективного к локальному, который можно рассматривать как непрерывный фазовый переход, в некотором смысле аналогичный переходу в ТФ системах, вызванному тепловыми смещениями атомов при возрастании температуры. Можно полагать, что в ВТСП системах этот переход, приводящий к возникновению полностью локализованных электронных состояний в разупорядоченных (не сверхпроводящих) образцах, тесно связан с существованием псевдощелевых состояний, трансформации которых приводят, в частности, к экспоненциальному росту электросопротивления как функции концентрации радиационных дефектов. т, к

Рис. 80. Температурные зависимости рс!раь исходных (светлые точки) и облученных (темные точки) монокристаллов (Nd-Ce)2Cu04, Sr2Ru04, YBa2Cu307, K0.3WO3 и CeNi2Ge2. Линии проведены через экспериментальные точки.

Важная роль в формировании электронного спектра в ВТСП системах принадлежит квазидвумерному характеру движения носителей. На примере ВТСП, ТФ системы CeNi2Ge2 и

ВТСП аналога Ca2-xSrxRu04 (х = 0, 0.2, 0.5) ясно видно, что уменьшение анизотропии pjраъ i как при разупорядочении, так и при повышении температуры связано с уменьшением вклада в полную проводимость тяжелых носителей, анизотропия эффективной массы которых значительно больше, чем легких. Эффект уменьшения рс!раь при повышении температуры и разупорядочении оказывается достаточно общим явлением, присутствующим в большинстве исследованных здесь соединений (рис. 80).

Характер радиационного воздействия на электронные свойства различных систем определяется, в первую очередь, энергетическим масштабом тонкой структуры электронного спектра. Разупорядоченное состояние находится «где-то между» упорядоченным кристаллическим и аморфным. Первое характеризуется наличием достаточно тонкой структуры в электронном спектре, происхождение которой связано с высокосимметричными точками зоны Бриллюэна, второе - практически полным отсутствием таких деталей- Поэтому наиболее сильные эффекты радиационного разупорядочения можно ожидать в более сложных соединениях, многокомпонентных и с большим параметром решетки.

Пример такой структуры - икосаэдрический AlPdRe с элементом симметрии 5-го порядка размером около 50 А, элементарный объем которого который содержит несколько тысяч атомов. Именно это обстоятельство и приводит, очевидно, к тому, что вблизи уровня Ферми находится псевдощель с масштабом ~ 1 мэВ. Наличие такого мелкого энергетического масштаба приводит, соответственно, к сильной чувствительности электронных свойств к облучению, так что эффекты разупорядочения становятся существенными уже при флюенсах по

18 —2 рядка 10 см .

Соответственно, системы с более крупным энергетическим масштабом (MgCNia) менее чувствительны к беспорядку, а при отсутствии таких особенностей в электронном спектре вблизи уровня Ферми единственный ожидаемый радиационный эффект - это появление дополнительных рассеивающих центров.

Другой радиационный эффект, связанный с образованием примесных зон на дефектах, несущих эффективный заряд и приводящий к сдвигу уровня Ферми относительно более или менее жесткой зоны, определяется соотношением масштабов концентраций дефектов и носителей заряда. Обычно равновесная концентрация радиационных дефектов не превышает нескольких десятых процента, что соответствует 1019 - Ю20 см . Следовательно, только при сравнимых с этой величиной концентрациях носителей заряда п можно ожидать заметных радиационных эффектов, которые будут более значительными в системах с более низкими п I

InxBi2^Te3, х = 0.04, 0.07, Те) по сравнению с системами с более высокими п (Bi2Te3, графит).

В системах с тяжелыми фермионами, ВТСП и их аппроксимантах воздействие атомного разупорядочения сводится, в первом приближении, к разрушению элементарных возбуждений, образующихся при взаимодействии электронов проводимости с локализованными магнитными моментами или другими подходящими квазичастицами.

В тех случаях, когда уровень Ферми находится в зоне проводимости -вдали от ее края (системы с тяжелыми фермионами и Ca2xSrxRu04), разупорядочение не приводит к переходу металл-диэлектрик, так как в пределе низких температур транспорт осуществляется за счет основных носителей заряда, несмотря на то, что их проводимость значительно ослаблена за счет сильного магнитного (в основном) рассеяния. В K0.3WO3, системах ВТСП типа и многих других оксидных соединениях, в которых металлический тип проводимости появляется при неизовалентном легировании основного (диэлектрического) состояния, уровень Ферми находится, очевидно, в области более или менее широкой энергетической щели (псевдощелевые состояния). В пределе низких температур транспорт здесь осуществляется, вероятно, за счет носителей примесной зоны, свойства которой будут зависеть от того типа взаимодействий, который ее формирует. В системах типа K0.3WO3 ситуация выглядит более простой: примесI ная зона возникает из-за (прямого) взаимодействия дырок на атомах калия при их концентрации, выше некоторой критической; разупорядочение ослабляет это взаимодействие и приводит при достаточно сильном разупорядочении к распаду зоны на локализованные примесные уровни.

Эта сильно упрощенная схема оказывается полезной в применении и к более сложным системам (ТФ и ВТСП), однако механизм образования электронных состояний типа примесной зоны здесь гораздо более сложный, он связан с коллективным взаимодействием электронов с упорядоченно расположенными в узлах кристаллической решетки магнитоактивными атомами (Се и Си, соответственно). Атомное разупорядочение тем или иным образом ослабляет это взаимодействие, разрушая всю систему в целом, что и приводит к исчезновению ее уникальных свойств (сверхпроводимость, тяжелые носители) и появления) продуктов этого распада: локализованных магнитных моментов, локализованных электронов.

Проблема чрезвычайно сильной чувствительности низкотемпературных электронных свойств в ВТСП и ТФ системах к атомному беспорядку требует, Конечно, более детальных теоретического и экспериментального исследований. В случае систем с тяжелыми фермионами необходимо, в первую очередь, изучение поведения интегральных свойств (теплоемкость, намагниченность, гальваномагнитные свойства) в области температур порядка нескольких мК, которое позволило бы более точно установить их основное состояние, особенно в условиях относительно слабого беспорядка. Необходимы также исследования локально-чувствительных методик (в частности, ЯМР), которые позволили бы определить те параметры, которые характеризуют ближайшее окружение магнитоактивных атомов.

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Карькин, Александр Евгеньевич, Екатеринбург

1. Изюмов Ю. А. Магнетизм и сверхпроводимость в сильно коррелированной системе // УФН. 1991.-Т. 161.-С. 1-45.

2. Изюмов Ю. А. Спин-флуктуационный механизм высокотемпературной сверхпроводимости и симметрия параметра порядка// УФН. 1999. - Т. 169. - С. 225-254.

3. Fulde P. Theoretical models for the High-rc cuprates // Physica C. 1994. - V. 235-240. - P. 13-18.

4. Lee P. A., Nagaosa N. and Wen X.-G. Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity // Rev. of Mod. Phys. 78. - 2006. - P. 17-85.

5. Rice Т. M. Reviews, prospects and concluding remarks/ High-rc superconductivity Where next?//PhysicaC. - 1997. -V. 282-287. -P. xix-xxiii. (

6. Stewart G. R. Addendum: Non-Fermi-liquid behavior in d- and f-electron metals // Rev. Mod. Phys. 2006. - V. 78. - P. 743-753.

7. Ruckenstein A. E., Varma С. M. A Theory of marginal Fermi-liquid // Physica C. 1991. - V. 185-189.-P. 134-140.

8. Ong N. P. Non-Fermi-liquid aspects of charge transport in the cuprate superconductors // Physica C. 1994. - V. 235-240. - P. 221-224.

9. Batlogg В., Hwang H. Y., Takagi H., Cava R. J., Kao H. L. and Kwo J. Normal state phase diagram of (La,Sr)2Cu04 from charge and spin dynamics // Physica C. 1994. - V. 235-240. - P. 130-133.

10. Steglich F. Twenty-five years of heavy-Fermion superconductivity// Physica B. 2005. - V. 359-361.-P. 326-332. . ! •

11. Shirane G. Magnetic correlations in High Tc oxides // Physica C. 1991. - V. 185-189. - P. 80-85.

12. Rossat-Mignod J., Regnault L. P., Vettier C., Bourges P., Burlet P., Bossy J., Henry J. Y. and Lapertot G. Neutron scattering study of the YBa2Cu306+^ system // Physica C. 1991. - V. 185-189. - P. 86-92.

13. Хомский Д. И. Электронные корреляции в узких зонах (модель Хаббарда) // ФММ. -1970.-Т. 29.-С. 31-57.

14. Karkin A. E., Arkhipov V. E., Goshchitskii B. N., Romanov E. P., Sidorov S. K. Radiation effects in the Superconductor Nb3Sn // Phys. stat. sol.(a). 1976. - V. 38. - P. 433-438.

15. Валиев Э. 3., Карькин A. E., Архипов В. E., Гощицкий Б. H. О критической температуре неоднородных сверхпроводников // ФММ. 1977. - Т. 43. - С. 1166-1177.

16. Гощицкий Б. Н., Карькин А. Е., Валиев Э. 3. Универсальный характер изменения температуры фазового перехода второго рода в облученных упорядоченных материалах // ФММ. 1978. - Т. 45. - С. 1323-1327.

17. Karkin А. Е., Goshchitskii В. N., Arkhipov V. Е., Valiev Е. Z., Sidorov S. К. Electrical resistivity and transition temperature of highly disordered Nb3Sn // Phys. stat. sol.(a). 1978. - V. 46. -P. k87-k90.

18. Karkin A. E., Arkhipov V. E., Marchenko V. A., Goshchitskii B. N. Electrical resistivity of V3Si and Nb3Sn under neutron radiation // Phys. stat. sol.(a). 1979. - V. 54. - P. k53-k58.

19. Arkhipov V. E., Voronin V. I., Karkin A. E., Miraielstein A. V. Radiation disordering in V3Si // Phys. stat. sol.(a). 1982. - V. 70. - P. 17-21.

20. Karkin A. E., Arkhipov V. E., Parkhomenko V. D., Goshchitskii B. N. Influence of defectsIon Nb3Sn and V3Si superconducting properties // Phys. stat. sol.(a). 1980. - V. 59. - P. k53-k57.

21. Мирмелыптейн А. В., Карькин A. E, Архипов В. E., Воронин В. И., Гощицкий Б. Н., Штольц А. К. Сверхпроводимость псевдобинарных соединений А-15 (V-Cr)3Si, (V-Mo)3Si, Mo3(Si-Re), облученных быстрыми нейтронами // ФММ. 1986. - Т. 62. - С. 291-297.

22. Воронин В. И., Архипов В. Е., Карькин А. Е., Гощицкий Б. Н. Изменение структуры и температуры сверхпроводящего перехода при облучении быстрыми нейтронами соединений Mo3Ge, V2Zr и V2Hf// ФММ. 1989. - Т. 67. - С. 115-121.

23. Карькин А. Е., Архипов В. Е., Давыдов С. А., Савин В. И., Курушин С. П., Гощицкий Б. Н., Валиев Э. 3. Влияние реакторного облучения на сверхпроводящие свойства карбида ниобия // ФММ. 1978. - Т. 45. - С. 445-446.

24. Карькин А. Е., Давыдов С. А., Мирмельштейн А. В., Гощицкий Б. Н. Разупорядоченные нейтронным облучением монокристаллы: высокотемпературные сверхпроводники и квазидвумерные металлы // СФХТ. 1992. - Т. 5. - С. 2215-2234.

25. Карькин А. Е. Щенников В. В., Гощицкий Б. Н. Влияние давления и атомного разупорядочения на сверхпроводимость NbSe2//СФХТ. 1995. - Т. 7. - С. 1531-1536.

26. McMillan W.L., Transition temperature of strong-coupled superconductors // Phys. Rev. -1968.-V. 167.-P. 331-344.

27. Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Arkhipov V. E., Goshchitskii B. N. Specific heat of Nb3Sn irradiated by fast neutrons // Phys. stat. sol.(a). 1980. - Vi 61. - P. kl 17-kl22. !

28. Карькин A. E., Мирмельштейн А. В., Архипов В. E., Гощицкий Б. Н. Теплоемкость соединения V3Si, облученного быстрыми нейтронами // ФММ. 1985. - Т. 60. - С. 895-902.

29. Карькин А. Е., Мирмельштейн А. В., Архипов В. Е., Гощицкий Б. Н. Теплоемкость соединений Nb3Sn и V2Zr, облученных большими флюенсами быстрых нейтронов // ФММ. -1987.-Т. 63. С. 894-899.

30. Мирмельштейн А. В., Карькин А. Е., Архипов В. Е., Воронин В. И. Сверхпроводимость и смягчение фононного спектра в соединении Mo3Ge, облученного быстрыми нейтронами//ФММ. 1984. - Т. 58.-С. 1008-1011.

31. Мирмельштейн А. В., Карькин А. Е., Хлопкин М. Н., Архипов В. Е. Теплоемкость массивного аморфного соединения Mo3Si // ФММ. 1985. - Т. 60. - С. 1025-1038.

32. Архипов В. Е., Воронин В. И., Карькин А. Е., Мирмельштейн А. В. Теплоемкость соединения Mo3Si: сверхпроводимость и смягчение фононного спектра // ФММ. 1983. - Т. 55. -С. 79-89.

33. Balatsky А. V., Vekhter I. and Zhu J.-X. Impurity-induced states in conventional and unconventional superconductors // Rev. Mod. Phys. 2006. - V. 78. - P. 373-433.

34. Садовский M. В. Сверхпроводимость и локализация (Обзор) // СФХТ. 1995. - Т. 8. -С.337-442.

35. Кучинский Э. 3., Садовский М. В., Эркабаев М. А. Подавление сверхпроводимости вблизи перехода металл-диэлектрик в сильно неупорядоченных системах // ЖЭТФ. 1997. -Т, 112. -С. 192-199.

36. Садовский М. В., Посаженникова А. И. Эффекты разупорядочения в сверхпроводниках с анизотропным спариванием: от куперовских пар к компактным бозонам // Письма в ЖЭТФ. 1997. - Т. 65. - С. 258-262.

37. Займан Дж. Принципы теории твердого тела: Пер. с англ. М.: Мир, 1974. - 472 с.

38. Kontani H. Generalized Kadowaki-Woods Relation in Heavy Fermi on Systems with Orbital Degeneracy//J. Phys. Soc.Jpn. -2004. -V. 73. -P. 515-5:18. , !

39. Tsujii N., Kontani H., and Yoshimura K. Universality in Heavy Fermion Systems with General Degeneracy // Phys. Rev. Lett. 2005. - V. 94. - P. 057201.

40. De Gennes P. G., Friedel J. Anomalies de resistivite dans certains metaux magnetiques // Phys. Chem. Solids. 1958. - V. 4. - P. 71-77.

41. J. Kondo. Anomalous Hall effect and magnetoresistance of ferromagnetic metals // Prog. Theor. Phys. 1962. - V. 27. - P. 773-793.

42. Каган Ю. Максимов JI. А. К теории аномального эффекта Холла в ферромагнетиках // ФТТ. 1965. - Т. 7. - С. 530-538.

43. Alexander S., Helman J. S., Balberg I. Critical behavior of the electrical resistivity in magnetic systems//Phys. Rev. B. -1976. V. 13. - P. 304-315. ,

44. Balberg I., Helman J. S. Critical behavior of the electrical resistivity in magnetic systems. II Below Tc and in the presence of a magnetic field // Phys. Rev. B. 1978. - V. 18. - P. 303-318.

45. Карькин A. E., Шулятев Д. А., Арсенов А. А., Черепанов В. Д., Филонова Е. А. Магне-тосопротивление и эффект Холла в Lao.8Sro.2Mn03 // ЖЭТФ. 1999. - Т. 116. - С. 671-683.

46. Kadowaki К. and Woods S. В. Universal relationship of the resistivity and specific heat in heavy fermion compounds // Solid State Commun. 1986. - V. 58. - P. 507-509.

47. Montgomery H. C. Method for measuring electrical resistivity of anisotropic materials // J. Appl. Phys. 1971. V. 42. - P. 2971-2974.

48. Logan B. F., S. O. Rice., R. F. Wick. Series for computing current flow in a rectangular block // J. Appl. Phys. 1971. V. 42. - P. 2975-2978.

49. Nagamatsu J. et al. Superconductivity at 39 К in magnesium diboride // Nature. 2001. - V. 410. - P. 63-64.

50. Bednorz J. G., Miiller K. A. Possible High Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-0 system// Z. Phys. B. 1986. - V. 64. - P. 189-193.

51. Pines D. dx2-y2 pairing and spin fluctuations in the cuprate superconductors: experiment meets theory//Physica C. 1994. - V. 235-240. - P. 113-121.

52. Manzano F., Carrington A., Hussy N. E., Lee S., Yamamoto A., and Tajima S. Exponential temperature dependence of the penetration depth in single crystal-MgB2 // Phys. Rev. Lett.- 2002,-V. 88. P. 047002.

53. Rosner H., Weht R., Johannes M. D., Pickett W. E., and Tosatti E. Superconductivity near Ferromagnetism in MgCNi3 // Phys. Rev. Lett. 2002. - V. 88. - P. 027001.

54. Dugdale S. В., Jarlborg T. Electronic structure, magnetism, and superconductivity of MgC*Ni3 // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 100508 (R).

55. Singh D. J. and Mazin 1.1. Superconductivity and electronic structure of perovskite MgCNi3 // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 140507 (R).

56. Scalapino D. J. Antiferromagnetic fluctuations and dx1-/ pairing in the cuprate 11 Physica C. -1994. V. 235-240. - P. 107-112.

57. Mao Z. Q., Могу Y., Maeno Y. Suppression of superconductivity in Sr2Ru04 caused by defects // Phys. Rev. B. 1999. - V. 60. - P. 610-614.

58. Kikugawa N., Maeno Y. Non-Fermi-liquid behavior in S^RuCU with nonmagnetic impurities // Phys. Rev. Lett. 2002. - V. 89. - P. 117001.

59. Bud'ko S. L., Lapertot G., Petrovic C., Cunningham С. E., Anderson N., and Canfield P. C. Boron isotope effect on superconducting MgB2 // Phys. Rev. Lett.- 2001.- V. 86. P. 1877-1880.

60. Canfield P. C., Budko S. L., Finnemore D. K. An overview of the basic properties of MgB2 // Physica C. 2003. - V. 385. - P. 1-7.

61. Wang J., Plackowski Т., Junod A. Specific heat in the superconducting and normal state (230 K, 0-16 T), and magnetic susceptibility of the 38 К superconductor MgB2: evidence for a multi-component gap // Physica C. 2001. - V. - 355. P. 179-193.

62. Uchiyama H., Shen К. M., Lee S., Damascelli A., Lu D. H., Feng D. L., Shen Z.-X., and Ta-jima S. Electronic structure of MgB2 from angle-resolved photoemission spectroscopy // Phys. Rev. Lett.- 2002,- V. 88. P. 157002.

63. Yelland E. A., Cooper J. R., Carrington A., Hussey N. E., Meeson P. J., Lee S., Yamamoto A., and Tajima S. de Haas-van-Alphen effect in single crystal MgB2 // Phys. Rev. Lett.- 2002,- V. 88. P. 217002.

64. Singh D. J. and Mazin 1.1. Superconductivity and electronic structure of perovskite MgCNi3 // Phys. Rev. B. 2001. - V.64. - 140507(R).

65. Shein I. R., Ivanovskii A. L., Kurmaev E. Z., Moewes A., Chiuzbian S., Finkelstein L. D., Neumann M., Ren Z. A. and Che G. C., The Effect of Co-doping on the electronic structure of MgCNi3 //Phys. Rev. В.- 2002,- V. 66. P. 024520.

66. Шеин И. Р., Ивановский A. JL, Медведева Н. И. Электронная структура нового сверхпроводника MgCNi3 и родственных интерметаллидов // Письма в ЖЭТФ. 2001. - Т. 74. -С. 127-132.

67. Singer P. М., Imai Т., Не Т., Hayward М. A., and Cava R. J. 13C NMR investigation of the superconductor MgCNi3 up to 800 К // Phys. Rev. Lett.- 2001.- Y. 87. P. 257601.

68. Putti M., Braccini V., Ferdeghini C., Gatti F., Grasso G., Manfrinetti P., Marre D., Palenzona

69. A., Pallecchi I., Tarantini C., Sheikin I., Aebersold H. U., Lehmann E. Neutron irradiation of MguB2: From the enhancement to the suppression of superconducting properties // Appl. Phys. Let. 2005. - V. 86.-P. 112503.

70. Ortolani M., Castro D. Di, Postorino P., Pallecchi I., Monni M., Putti M., and Dore P. Clean and dirty superconductivity in pure, Al-doped, and neutron irradiated MgB2: A far-infrared study // Phys. Rev. B. 2005,-У. 71. - P. 172508.i

71. B. 2006.- V. 73. - P. 134518.

72. Wilke R. H. Т., Bud'ko S. L., Canfield P. C., Fanner J., Hannahs S. T. Systematic study of the superconducting and normal-state properties of neutron-irradiated MgB2 // Phys. Rev. B. -2006.-У. 73.-P. 134512.

73. Moore J. D., Perkins G. K., Caplin A. D., Jun J., Kazakov S. M., Karpinsld J., and Cohen L. F. Angular dependence of the order-disorder transition in proton irradiated single crystal MgB2 // Phys. Rev. B. 2005.- V. 71. - P. 224509.

74. Карькин А. Е., Гощицкий Б. Н., Курмаев Э. 3., Рен 3. А; и Че Дж. С. Сверхпроводящие свойства атомно-разупорядоченного соединения MgCNi3 П ФММ. 2003. - Т. 95. - С. 28-32.

75. Millis A. J., Ни Jun and Das Sarma S. Resistivity saturation: Results from a dynamical mean field theory. // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82. - P. 2354.

76. Ekimov E. A., Sidorov V. A., Bauer E. D., Mel'nik N. N., Curro N. J., Thompson J. D., & Stishov S. M. Superconductivity in diamond // Nature.- 2004,- V. 428. P. 542-545.

77. Deen P. P., Braithwaite D., Kernavanois N., Paolasini L., Raymond S., Barla A., Lapertot G., and Sanchez J. P. Structural and electronic transitions in the low-temperature, high-pressure phase ofSmS //Phys. Rev. В.-2005,- V. 71.-P. 245118. , |

78. Гольцман Б. M., Кудинов В. А., Смирнов И. А. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3. Москва: наука, 1972. - 320 с.

79. Азоу С. А., Кульбачинский В. А., Миронова Г. А., Скипидаров С. Я. Локальные состояния в InxBi2^Te3 // ФТП. 1990. - Т. 24. - С. 288-286.

80. Кутасов В. А. и Лукьянова Л. Н. Анизотропия рассеяния носителей заряда в твердых растворах Bi2Te3-xSe^ и В^ЬгДез // ФТТ. 1990 - Т. 32. - С. 488-496.

81. Brandt N. В., Kulbachinskii V. A. Pressure Spectroscopy of impurity states and band structure of bismuth telluride // Semicond. Sci. Technol. 1992. - V. 7. - P. 907-911.

82. Kulbachinskii V. A., Negishi H., Sasaki M., Giman Y., Inoue M., Lostak P., Horak J. Thermoelectric power and scattering of carriers in Bi2^SnxTe3 with layered structure // Phys. Stat. Sol. (b). 1997 - Y. 199.-P. 505-513.

83. Карькин A. E., Щенников В. В., Гощицкий Б. Н., Данилов С. Е., Арбузов В. А. Анизотропия транспортных свойств разупорядоченных электронным облучением монокристаллов Bi2Te3 IIЖЭТФ. 1998.-Т. 113.-С. 1787-1798.

84. Киреев П. С. Физика полупроводников. Москва: Высшая школа, 1969. - 592 с.

85. Карькин А. Е., Щенников В. В., Гощицкий Б. Н., Данилов С. Е., Арбузов В. А., Кульбачинский В. А. Влияние электронного облучения на гальваномагнитные свойства монокристаллов полупроводников InxBi2.xTe3 // ФТТ. 2003. - Т. 45. - С. 2147-2152. '

86. Кульбачинский В. А., Клокова Н. Е., Горак Я., Лоштяк П., Азоу С. А., Миронова Г. А. Влияние давления на энергетический спектр p-Bi2Te3 // ФТТ. 1989. - Т. 31. - С. 205-208.

87. Anzin V. В., Bresler M. S., Farbstein I. I., Itskevich E. S., Kosichkin Yu. V., Sukhoparov V.

88. A., Telepnev A. S., Veselago V. G. Transformation of tellurium band induced by hydrostatic pressure // Phys. Stat. Sol. (b). 1971 - V. 48. - P. 531 -540.

89. Анзин В. Б., Косичкин Ю. В., Надеждинский А. И. Исследование фотопроводимости в теллуре при низких температурах // ЖЭТФ. 1976. - Т. 71. - С. 1968-1973.

90. Глузман Н. Г., Сабирзянова Л. Д., Цидильковский И. М., Гавалешко Н. П., Фрасуняк

91. B. М. Особенности осцилляций Шубникова де-Гааза в кристаллах Hgi-^Mg^Te // ФТП. -1981.-Т. 15.-С. 1647-165.

92. Цидильковский И. М. // Электроны и дырки в полупроводниках. Москва: Наука, 1972.-640 с.I

93. Карькин А. Е., Щенников В. В., Данилов С. Е., Арбузов В. А., и Гощицкий Б. Н. Гальваномагнитные свойства атомно-разупорядоченных соединений Hg(Se-S) // ФТП. 2003. -Т. 37.-С. 1315-1320.

94. Равич Ю. И., Ефимова Б. А., Смирнов И. А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца. Москва: Наука, 1968. - 384 с.

95. Карькин А. Е., Щенников В. В., Овсянников С. В., Скипетров Е. П., Гощицкий Б. Н. Индуцированный облучением быстрыми нейтронами электронный переход полупроводник -металл в селениде свинца // Письма в ЖТФ. 2004. - Т. 30. - С. 53-61.

96. Ovsyannikov S. V., Shchennikov V. V., Kar'kin А. Е. and Goshchitskii В. N. Phase transitions in PbSe under actions of fast neutron bombardment and pressure // J. Phys.: Condens. Matter. -2005.-V. 17.-P. S3179-S3183. , !

97. Karkin A., Davydov S., Mirmelstein A., Goshchitskii В., Chebotaev N., Samokhvalov A., Sadowski W, Walker E.A. Anisotropic properties in High-Tc single crystals disordered by fast neutron irradiation//Physica C. 1991. -V. 185-189. - P. 1269-1270.

98. Lee P. A. and Ramakrishnan Т. V. Disordered electronic systems // Rev. Mod. Phys. -1985.-V. 57.-P. 287-337.

99. Pierse F. S. Guo Q., and Poon S. J. Enhanced Insulatorlike Electron Transport Behavior of Thermally Tuned Quasicrystalline States of Al-Pd-Re Alloys // Phys. Rev. Lett. 1994. - V. 73. - P. 2220-2223.

100. Rodmar M., Zavaliche F., Poon S. J., Rapp O. Conductivity of icosahedral Al-Pd-Re at ul-tralow temperatures // Phys. Rev. B. 1999. - V. 60. - P. 10 807-10810.

101. Ahlgren M., Gignoux C., Rodmar M., Berger C., Rapp O. Evidence for finite conductivity of icosahedral AlPdRe at T= 0 К // Phys. Rev. B. 1997. - V. 55. - P. R11915-R11918.

102. Ishii Y., Fujiwara T. Hybridization mechanism for cohesion of Cd-based Quasictrystals // Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 87. - P. 206408.

103. Karkin A. E., Goshchitskii B. N., Voronin V. I., Poon S. J., Srinivas V., and Rapp O. Monitoring an insulator-metal transition in icosahedral AlPdRe by neutron irradiation // Phys. Rev. B. 2002. - V. 66. - P. 092203.

104. Laborde О., Potel М., Gougeon P. et al. Influence of oxygen stoichiometry on Hall effect of single crystals YBa2Cu30,, // Physics Letters A. 1990. - V. 147. - P. 525-527.

105. Kanki K., Koxtani H. Theory of Hall effect and electrical transport in high-Tc cuprates: Effect of antiferromagnetic spin fluctuations // J. Phys. Soc. Jap. 1999. - V. 68. - P. 1614-1624.

106. Rojo A. G., Levin K. Model for c-axis transport in high-rc cuprates // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48. - P. 16861-16864. ,1

107. Terasaki I., Sato Y., and Tajima S. Anisotropic Hall mobility in slightly overdoped YBa2Cu306.92 from magnetoresistance and Hall-coefficient measurements // Phys. Rev. B. 1997. -V. 55.-P. 15300-15303.

108. Tyler A. W., Ando Y., Balakirev F. F., Passner A., Boebinger G. S., Schofield G. S., Mackenzie A. P., Laborde O. High-field study of normal-state magnetotransport in Tl2Ba2CuCW// Phys. Rev. B. 1998. - V. 57. - P. R728- R731.

109. Hussey N. E., Cooper J. R., Kodama Y., Nishihara Y. Out-of-plane magnetoresistance of La2-xSrxCu04: Evidence for intraplanar scattering in the c-axis transport // Phys. Rev. B. 1998. -V. 58. - P. R611- R614.

110. Wahl A., Thopart D., Villard G., Maignan A., Simon Ch., Soret J. C., Ammor L., Ruyter A. Magnetotransport in Bi2Sr2Cai^YxCu208+5 single crystals: From the underdoped to the overdoped regime// Phys. Rev. B. 1999. - V. 60. - P. 12495- 12501.

111. Lavrov A. N., Aiido Y., Segawa K., and Takeya J. Magnetoresistance in heavily doped УВа2Сл1зОб+х: Antiferromagnetic correlations and normal-state transport // Phys. Rev. Lett. 1999. -V. 83.-P. 1419-1422.

112. Wang N. L., Geibel C., Steilich F. Out-of-plane conductivity in Bi^SroCuO,, single crystals // Physica C. 1996. - V. 260. - P. 305- 312.

113. Kimura Т., Miyasaka S., Takagi H., Tamasuka K., Eisaki H., Uchida S., Kitazawa K., Hiroi M., Sera M., Kobayashi N. In-plane and out-of-plane magnetoresistance in La^Sr^Cud* single crystals // Phys. Rev. В. 1996. - V. 53. - P. 8733- 8742.

114. Yoshizaki R., Ikeda H. Negative out-of-plane magnetoresistance of Bi2(Sr,La)2Cu06+5 single crystals //PhysicaC. 1996.- V. 271.-P. 171- 180.

115. Ando Y., Segawa K. Magnetoresistance of untwined YBa2Cu3Oy single crystals in a wide range of doping: anomalous hole-doping dependence of the coherence length // Phys. Rev. Lett. -2002,-V. 88. P. 167005.

116. Abe Y., Segawa K., Ando Y. Hall effect in Zn-doped YBa2Cu307.<5revisited: Hall angle and pseudogap // Phys. Rev. B. 19998. - V. 60. - P. R15055-R15058.

117. Jin R. and Ott H. R. Hall effect of УВагСизО^ single crystals // Phys. Rev. B. 1998. - V. 57.-P. 13872-13877.

118. Stewart G. R. Non-Fermi-liquid behavior in d- and f-electron metals// Rev. Mod. Phys. -2001.-V. 73.-P. 797-855.

119. Lichtenberg F., Catana A., Mannhart J., Schlom D. G. Sr2Ru04: A metallic substrate for the epitaxial growth of YBa2Cu307-5 // Appl. Phys. Lett. -1991. V. 60. - P. 1138-1140.

120. Maeno Y., Hashimoto H., Yoshida K., Nishizaki S., Fujita Т., Bednorz J.' G., Lichtenberg F. Superconductivity in a layered perovskite without copper // Letters to Nature.- 1994. V. 372. - P. 532-534.

121. Hussey N. E., Mackenzie A. P., Cooper J. R., Maeno Y., Nishizaki S., Fujita T. Normal-state magnetoresistance of Sr2Ru04 // Phys. Rev. B. 1998. - V. 57. - P. 5505-5511.

122. Mackenzie A. P., Julian S. R., Diver A. J., McMullan G. J., Ray M. P., Lonzarich G. G., Maeno Y., Nishizaki S., and Fujita T. Quantum oscillations in the layered perovskite Sr2Ru04 // Phys. Rev. Lett. 1996. - V. 76. - P. 3786-3789.

123. Bergemann C., Julian S. R., Mackenzie A. P., Nishizaki S., and Maeno Y. Detailed topography of the Fermi surface of Sr2Ru04 // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 84. - P. 2662-2265.

124. Hill S., Brooks J. S., Mao Z. Q. and Maeno Y. Cyclotron resonance in the layered perovskite superconductor Sr2Ru04 // Rev. Lett. 2000. - V. 84. - P. 3374-3377.

125. Yokoya Т., Cainani A., Takahashi Т., Katayama-Yoshida H., Kassai M., and Tokura Y. Extended Van Hove singularity in a noncuprate layered superconductor Sr2Ru04 // Phys. Rev. Lett. -1996.-V. 76.-P. 3009-3012.

126. Oguchi T. Electronic band structure of the superconductor Sr2RuC>4 // Ph,ys. Rev. B. 1995. -V. 51.-P. 1385-1388.

127. D. J. Singh. Relationship of Sr2Ru04 to the superconducting layered cuprates // Phys. Rev. B. 1995.-Y. 52.-P. 1358-1361.

128. Mackenzie A. P., Hussey N. E., Diver A. J., Julian S. R., Maeno Y., Nishizaki S., and Fujita T. Hall effect in the two-dimensional metal Sr2Ru04 // Phys. Rev. B. 1996. - Y. 54. - P. 74257429.

129. Tyler A. W., Mackenzie A. P., Nishizaki S. and Maeno Y. High-temperature resistivity of Sr2Ru04: bad metallic transport in a good metal// Phys. Rev. B. 1998. - Y. 58. - P. R10107-R10110.

130. Minakata M. and Maeno Y. Magnetic ordering in Sr2Ru04 induced by nonmagnetic impurities //Phys. Rev. B. 2001. - V. 63. - P. 180504. . !

131. Карькин A. E., Наумов С. В., Гощицкий Б. Н. и Балбашов А. М. Гальваномагнитные свойства атомно-разупорядоченных монокристаллов Sr2Ru04 // ЖЭТФ. 2005. - Т. 127. - С. 1297-1309.

132. Miranda Е., Dobrosavljevic V. and Kotliar G. Kondo disorder: a possible route towards no-Fermi-liquid behavior // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. - V. 8. - P. 9871-9900.

133. Chau R., and Maple B. Transport and magnetic properties of UCu5xM^ (M = Pd, Pt) // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. - V. 8. - P. 9939-9951.

134. Karkin A., Nakatsuji S., Maeno Y. and Goshchitskii B. Neutron irradiation effects on anisotropic transport in Ca2^Sr^Ru04 (x=0.2, 0.5) // Physica B. 2006. - V. 378-380. - P. 492-494.

135. Nakatsuji S. and Y. Maeno. Quasi-two dimensional Mott transition system Са2х8гДи04 // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 84. - P. 2666-2669.

136. Nakatsuji S. Hall D., Balicas L., Fisk Z., Sugahara K., Yoshioka M., and Maeno Y. Heavy-Mass Fermi Liquid near a Ferromagnetic Instability in Layered Ruthenates // Phys. Rev. Lett. -2003.-V. 90.-P. 137202.

137. Воронин В. И., Давыдов С. А., Карькин А. Е., Мирмелыптейн А. В., Гощицкий Б. Н. Влияние нейтронного облучения на свойства ВТСП // Письма в ЖЭТФ. 1987. - Т. 46 М. - С. 165-167.

138. Aleksashin В. A., Berger I. F., Verkhovskii S. V., Voronin V. I., Goshchitskii В. N., Davy-dov S. A., Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Kozhevnikov V. I., Mikhaylov K. N., Parkhomenko V.

139. D., Cheshnitskii S. M. Effect of disordering on properties of high-temperature superconductors // Physica C. 1988. - V. 153-155. - P. 339-340.

140. Davydov S. A., Karkin А. Е., Mirmelstein А. V., Chebotaev N. М. Samokhvalov А. А., Parkhomenko V. D. Anisotropy of conductivity in radiation disordered УВа2Сиз07 // Physica C.1989,-V. 161. P. 549-554.

141. Goshchitskii B. N., Davydov S. A., Karkin A. E., Mirmelstein A. V., Sadovskii M. V., Voronin V. I., Localization effects in disordered high-Tc superconductors // Physica C. 1989. - V. 162-164. - P. 1019-1020.

142. Булаевский JI. H., Садовский M. В. локализация и сверхпроводимость // Письма в ЖЭТФ. 1984. - Т. 39. - С. 524-527.

143. Bulaevskii L. N., Sadovskii V. V. Anderson localization and superconductivity // Jour, of Low Temp. Phys. 1985. - T. 59. - P. 89-113.

144. Булаевский JI. H., Панюков С. В., Садовский М. В. Неоднородная сверхпроводимость в неупорядоченных металлах // ЖЭТФ. 1987. - Т. 92 - С. 672-687.

145. Шкловский Б. И., Эфрос A. JI. // Электронные свойства легированных полупроводников. Москва: Наука, 1979. - 416 с.

146. Goshchitskii В. N., Davydov S. A., Karkin А. Е., Mirmelstein А. V Hall effect indisordered ceramic YBa2Cu307 // Physica C. 1989. - V. 162-164. - P. 997-998.

147. Карькин А. Е., Гощицкий Б. Н. Гальваномагнитные свойства атомно-разупорядоченных соединений YBa2Cu307 // ФММ. 2001. - Т. 92. - С. 1-5.

148. Ando Y., Hanaki Y., Ono S., Murayama Т., Segawa K., Miyamoto N., Komiya S. Carrier concentrations in Bi2Sr2-2L<azCu06-^ single crystals and their relation to the Hall coefficient and thermopower //Phys. Rev. B. 2000. - V. 61. - P. R14 956-R14 959.

149. Szymchak R., Karkin A. E., Baran M., Szymchak H. Reversible magnetization of radiation-disordered YBa2Cu307-x // Phys.Rev.B. 1994. - V. 50. - P. 9463-9469.

150. Булаевский JI. H. //УФН. 1975 Т. 116. С. 449.

151. Карькин А. Е., Давыдов С. А., Гощицкий Б. Н., Мошкин С. В., Власов М. Ю. Кинетические свойства радиационно-разупорядоченных монокристаллов YBa2Cu3Ox (х=6.4-6.95) // ФММ.- 1993. Т. 76. - С. 103-113.I

152. Ananyev A., Gerashenko A., Okulova K., Verkhovskii S., Davletshin A. and Goshchitskii B. NMR Study of Magnetic Moments Arising in Superconducting Cuprates under Electron/Neutron Irradiation. // Appl. Magn. Reson. 2000. - V. 18, - P. 235-248. '

153. Воронин В. И., Бергер И. Ф., Карькин А. Е., Мирмельштейн А. В., Гощицкий Б. Н. Нейтронографическое исследование атомно-разупорядоченных структур высокотемпературных сверхпроводников YBa2Cu3078 и La,.83Sro.i7Cu04 // СФХТ. 1990. - Т. 3. - С. 1561-1569.

154. Voronin V. I., Mirmelstein А. V., Davydov S. A., Karkin А. Е., Berger I. F., Goshchitskii В. N. Relation between structural distortions and Tc in high-Tc superconductors // Physica C. -1991,-V. 185-189.-P. 877-878.

155. A. Legris, F. Rullier-Albenque, E. Radeva and Lejay P. Effects of electron irradiation on YBa2Cu307-Ssuperconductor // J. Phys. I (France). 1993. - V. 3. - P. 1605.

156. Giapintzakis J., Ginsberg D. M., Kirk M. A., Ockers S. Testing models of the superconducting pairing state by low-temperature electron irradiation of: an untwined single crystal of YBa2Cu307.5//Phys. Rev. В.- 1994.-V. 50.-P. 15967-15973. ' 1

157. Rullier-Albenque F., Vieillefond P. A., Alloul H., Tyler A. W., Lejay P., Marucco J. F. Universal Tc depression by irradiation defects ш underdoped and overdoped cuprates? // Europhys. Lett. 2000. - V. 50.-P. 81-87.

158. Rullier-Albenque F., Alloul H., and Tourbot R. Influence of Pair Breaking and Phase Fluctuations on Disordered High Tc Cuprate Superconductors // Phys. Rev. Lett.'- 2003. V. 9. - P. 047001.

159. Rullier-Albenque F., Alloul H., and Tourbot R. Disorder and Transport in Cuprates: Weak Localization and Magnetic Contributions // Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 87. - P. 157001.

160. Rullier-Albenque F., Tourbot R., Alloul H., Lejay P., Colson D., and Forget A. Nernst Effect and Disorder in the Normal State of High-Г с Cuprates // Phys. Rev. B. 2006. - V. 96. - P. 067002.

161. Садовский M. В. Псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках. // УФН. -2001.-Т. 171.-С. 539-564.

162. Karkin А. Е., Akshentsev Yu. N. and Goshchitskii В. N. Galvanomagnetic properties of atomic-disordered CeT2Ge2 (T=Ni, Cu, Pd) and CeCu6 //PhysicaC. 2004. - V., 408-410. - P. 175176.

163. Karkin A. E., Krivoshchekov A. S., Akshentsev Yu. N. and Goshchitskii B. N. Suppression of heavy-fermion behavior in CeT2X2 (T=Ni, Cu, Pd; X=Si, Ge) compounds under atomic disordering // Physica B. 2005. - V. 359-361. - P. 160-162.

164. Steglich F. et al. Quantum critical phenomena in undoped heavy-fermion metals // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. - V. 8. - P. 9909-9921.

165. Lohneysen H.V. Non-Fermi-liquid behaviour in the heavy-fermion system CeCu6-^Au^ // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. - V. 8. - P. 9689-9706.

166. Krivoshchekov A. S., Goshchitskii B. N., Voronin V. I., Berger I. F., Akshentsev Yu. N. and Karkin A. E. Crystal structure and transport properties of atomic-disordered СеСиб // Physica B.-2005.-V. 359-361.-P. 178-180. ■ '

167. Holmes А. Т., Jaccard D. and Miyake K. Signatures of valence fluctuations in CeCu2Si2 under high pressure. // Phys. Rev. B. 2004. - V. 69. - P. 024508.

168. Gegenwart P., Kxomer F., Lang M., Sparn G., Geibel C., and Steglich F. Non-Fermi-Liquid Effects at Ambient Pressure in a Stoichiometric Heavy-Fermion Compound with Very Low Disorder: CeNi2Ge2. // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82. - P. 1293-1296.

169. Bauer E. D., Frederick N. A., Ho P.-C., Zapf V. S., and Maple M. B. Superconductivity and heavy fermion behavior in PrOs4Sbi2 // Phys. Rev. B. 2002. - V. 65. - P. 100506.

170. Takeda N. and Ishikawa M. Superconducting and Magnetic Properties of Filled Skutterudite Compounds RERmSbn (RE=La, Ce, Pr, Nd and Eu) // J. Phys. Soc. of Japan. 2000. - V. 69. - P. 868-873

171. Yogi M., Kotegawa H., Imamura Y., Zheng G.-q., Kitaoka Y., Sugawara H., and Sato H. Sb-NQR probe for superconducting properties in the Pr-based filled-skutterudite compound PrRu4Sb2 // Phys. Rev. B. 2003. - V. 67. - P. 180501.

172. Bauer E. D., Slebarski A., Freeman E. J., Sirvent C. and Maple M. B. Kondo insulating behavior in the filled skutterudite compound CeOs4Sbi2AAuA- // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. - Y. 13.-P. 4495-4503.

173. Sugawara H., Osaki S., Saha S. R., Aoki Y., Sato H., Inada Y., Shishido H., Settai R., Onuki Y., Harima H., and Oikawa K. Fermi surface of the heavy-fermion superconductor PrOs4Sbi2 // Phys. Rev. B. 2002. - V. 66. - P. 220504.

174. Frederick N. A., Sayles T. A., and Maple M. B. Evolution of crystalline electric field effects, superconductivity, and heavy-fermion behavior in the specific heat of Pr(Osi-xRux)4Sbi2 // Phys. Rev. B. 2005. - V. 71. - P. 064508.

175. Rotundu C. R., Tsujii H., Takano Y., Andraka В., Sugawara H., Aoki Y., and Sato H. High Magnetic Field Phase Diagram of PrOs4Sb12 // Phys. Rev. Lett. 2004. - V. 92. - P. 037203.

176. Shirotani I., Uchiumi Т., Ohno K., Sekine C., Nakazawa Y., Kanoda K., Todo S. and Yagi T. Superconductivity of filled skutterudites LaRu4Asi2 and PrRu4Asi2 // Phys. Rev. B. 1997. - V. 56. - P. 7866-7869.

177. Karkin A., Naumov S., Kostromitina N. and Goshchitskii B. Transport properties in heavy fermion system PrOs4Sbi2 probed by radiation-induced disordering // Physica C. 2004. - V. 408410. - P. 173-174.

178. Karkin A., Krivoshchekov A., Naumov S., Kostromitina N. and Goshchitskii B. Transport properties in PrOs4Sbi2 single crystals probed by radiation-induced disordering // Physica B. 2005. -V. 359-361.-P. 913-914.

179. B. Goshchitskii, S. Naumov, N. Kostromitina and A. Karkin. Superconductivity and transport properties in LaRu4Sbi2 single crystals probed by radiation-induced disordering// Physica C. -2007. V. xxx-xxx. - P. xxx-xxx. , !

180. Jenkins M. L. and English C. A. Characterization of displacement cascade damage in ordered alloys using transmission electron microscopy // J. Nucl Mater. 1982. - V. 108-109. - P. 46-61.

181. M. A. Kirk M. A. Structure and flux pinning properties of irradiation defects in YBa2Cu307-x // Cryogenics. 1993. - V. 33. - P. 235-242.

182. Store B. G., Kirk M. A., Osborne J. A, Marks L. D„ Kostic P., Veal B. W. Structure features of defect cascades in УВа2СизОл as a function of stoichiometry // Phil. Mag. A. 1996. - V. 74.-P. 617-628.

183. Frischherz M.C., Kirk M.A., Farmer J., Greenwood L.R., Weber H.W. Defect cascades produced by neutron irradiation in УВагСизОу-,?//Physica C. 1994. - V. 232. - P. 309-327.

184. Архипов В.E., Карькин A.E., Мирмельштейн А.В. Структурное состояние и сверхпроводимость соединения Мо3Ое, облученного быстрыми нейтронами // ФММ. 1984. - Т. 57.-С. 1021-1023.

185. Архипов В.Е., Гощицкий Б.Н., Сокурский Ю.Н., Шишов В.И. Радиационно-стимулированное разупорядочение и аморфизация в соединении Mo3Si // ФММ. 1987. - Т. 63. - С. 748-756.

186. Архипов В.Е., Карькин А.Е., Гощицкий Б.Н. Изменение структуры и температуры сверхпроводящего перехода при облучении быстрыми нейтронами соединений Mo3Ge // ФММ.- 1989.-Т. 67.-С. 115-121.

187. Sauerzopf F. М., Wiesinger Н. P., Kritscha W., and Weber Y. W. Neutron-irradiation effects on critical current densities in single-crystalline YBa2Cu307<? // Phys/Rev. B. 1991. - V. 43. -P. 3091-3100.

188. A. E. Карькин, Б. H. Гощицкий. Особенности электронных состояний соединений с сильными электронными корреляциями: исследование методом радиационного разупорядочения // Физика элементарных частиц и атомных ядер. 2006. - Т. 37. - С. 1533-1591.