Supravodi č so silnou väzbou
description
Transcript of Supravodi č so silnou väzbou
![Page 1: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/1.jpg)
Supravodič so silnou väzbou YB6
Autori: J. Girovský, P. Szabó, P. Samuely (Centrum fyziky nízkych teplôt , ÚEF SAV & PF UPJŠ Košice) Takao Mori (Advanced Materials Laboratory, National Institute for Materials Science,
Tsukuba, Japan)
![Page 2: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/2.jpg)
Supravodič so silnou väzbou
1. Úvod 2. Vlastnosti 3. Mikrokontaktová spektroskopia 4. Teplotná závislosť supravodičov 5. Správanie v magnetickom poli 6. Fonóny 7. Záver
![Page 3: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/3.jpg)
Supravodič so silnou väzbou
Motivácia:
MgB2 Tc ~ 40 K, dvojmedzerová supravodivosť*
YB6 druhá najvyššia Tc ~ 7.5 K ZrB12 Tc ~ 6 K Ostatné boridy majú Tc okolo 1 K alebo nižšie
* P. Szabó et al., Evidence for two superconducting energy gaps in MgB2 by point-contact
spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 87 (2001), 137005.
![Page 4: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/4.jpg)
Vlastnosti YB6: bcc štruktúra typu CaB6
výrazné kmity iónov Ytria v bórových klietkach MK a tunelové merania - protirečivé výsledky o sile supravodivej väzby R. Lortz et al.,, PRB 73, 024512 (2006) merania merného tepla: 2∆/kBTC = 4.2
indikácie – dominantný fonónový mód v supravodivosti ~ 8 meV
aB-B = 301 nm
![Page 5: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/5.jpg)
Supravodič so silnou väzbou
Typy väzby v supravodičoch:
Slabá väzba vs. Silná väzba
CBTk52.32 CBTk42
*0N V 1V0N
)0/1(c
N2 Ve
c
0 22N)'E('E
'dE'E)'E,E(V)'E(21)E(
- hustota stavov okolo Fermiho plochy - interakčný potenciál - interakcia cez „mediátor“ s uvážením elektrón-fonónovej interakcie - Efektívny Coulombovský potenciál
0NV*
![Page 6: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/6.jpg)
Mikrokontaktová spektroskopia (MKS):
Balistický režim l >> d
Elektróny s definovanou energiou eV(elektrónové delo)
Mikrokontakt je kontakt
malých rozmerov
(rádovo cca 10 nm)
d
eV
eV
eV
pF
![Page 7: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/7.jpg)
Elastická MKS: Priame štúdium energetickej medzery v supravodičoch cez Andrejevovskú reflexiu
meraním I – V charakteristík na rozhraní kov- supravodič
-3 -2 -1 0 1 2 3
1
2
Voltage (mV)
NS /
NN
Andrejevovská reflekcia: Model BTK (Blonder, Tinkham, Klapwijk)*:
∆ - en. medzera, z – sila bariéry, Γ – parameter en. rozmazania
z = 0 Andrejevovská reflekcia
z > 5 Giaverovské tunelovanie
-15 -10 -5 0 5 10 150
1
2
32
BTK theory T = 4.2 K = 7 meV
Napätie (mV)N
orm
aliz
ovan
á vo
divo
st�
Z = 0 Z = 0.4 Z = 0.8 Z = 10
dEEBEA+1EfeV-Efc=I NS
A – pravdepodobnosť Andrejevovskej reflekcieB – pravdepodobnosť normálnej reflekcief - Fermiho distribučná funkcia
* G. Blonder et al., PRB 25, 4515 (1982)
![Page 8: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/8.jpg)
VýsledkyTeplotná závislosť energetickej medzery YB6:
0 1 2 3 4 5 6 7 80.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4 BCS teória Fit
TC=7.4K
=1.35 meV
2/kBTC ~ 4.2
(m
eV)
Teplota (K)-4 -2 0 2 40.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4 experiment fit
T = 1.6 K 3 4.2 5 6 6.5 7 7.5
Norm
aliz
ovan
á vo
divo
st�
Napätie (mV)
Vzorová teplotná závislosť MKS 2∆0/kBTC ~ 4.2Supravodivosť so silnou väzbou
![Page 9: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/9.jpg)
MKS v magnetickom poliMeissnerov jav:
Zmiešaný stav BTK model (MS BTK):
zmiešaný stav – VORTEXY – normálny stav N Prúd je zredukovaný faktorom (1-N) )1(/ NNdVdI
Y.Bugoslavsky et al., cond-mat/0502153 (2005)
![Page 10: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/10.jpg)
VýsledkyPoľová závislosť YB6: T=4.2 K
0.0 0.1 0.2 0.3 0.40.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Magnetické pole (T)
0.0 0.1 0.2 0.30.0
0.4
0.8
1.2 T = 1.5 K T = 4.2 K
2 (H)
Magnetické pole (T)
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 100.95
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
fit BCS H = 0 T H = 0.02 T H = 0.04 T H = 0.06 T H = 0.08 T H = 0.1 T H = 0.12 T H = 0.14 T
Nor
mal
izov
aná
vodi
vost
Napätie (mV)
* K. Maki, Physics 1 (1964) 21
![Page 11: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/11.jpg)
Supravodič so silnou väzbou
-40 -20 0 20 40
0.9
1.0
1.1
YB6 - PtT = 4.2 K
dV/d
I
Voltage (mV)
Neelestatická MKS:Pt YB66e
efonón
N-Ssi(silná väzba) – v spektre d2V/dI2(eV) sa intenzita fonónov sprostredkujúcich supravodivosť zvyšuje v supravodivom stave (T<Tc, H< Hc2) a ich polohy sú posunuté k vyšším hodnotám energie kvôli väzbe cez energetickú medzeru ∆(T,H)
Normálny kov:
neelastický elektrón-fonónový rozptyl =>nelineárne I-V, d2V/dI2(eV) ~ 2F(eV) =>maximá pri eVph of N
Výsledné spektrum EFI je súčtom EFI od jednotlivých materiálov EFI = EFI1+EFI2
*I. K. Yanson, Sov. Phys. – JETP 39 (1974) 506
![Page 12: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/12.jpg)
5 10 15 20 25 300
400
800
1200
d2 V/dI2
Voltage (mV)
Normálny stav, H = 0.4 T
YB6 - PtT = 4.2 K
Pt - EPI spektrum
Pt EFI maximá pri 14 mV a 22 mVSS ~ 8.5 mV
5 10 15 20 25 300
400
800
1200
H = 0.1 T
d2 V/dI2
Voltage (mV)
Normálny stav, H = 0.4 T
YB6 - PtT = 4.2 K
Pt - EPI spektrum
5 10 15 20 25 300
400
800
1200
H = 0 T
H = 0.1 T
d2 V/dI2
Voltage (mV)
Normálny stav, H = 0.4 T
YB6 - PtT = 4.2 K
Pt - EPI spektrum
NS ~ 7.5 mV
Spektrum EFI Pt-YB6
7.5
8.0
8.5
9.0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
(H
) T =
4.2
K
Magnetické pole (T)
Pol
oha
fonó
nové
ho m
axim
a (m
eV)
![Page 13: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/13.jpg)
YB6 - supravodič so silnou väzbou 2∆0/kBTC ~ 4.2
- dominantný fonónový mód pri ~ 7.5 meV sprostredkujúci
supravodivosť
Zhrnutie
![Page 14: Supravodi č so silnou väzbou](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022012904/56815ee6550346895dcd8dc2/html5/thumbnails/14.jpg)
Ďakujem za pozornosť