Основные достижения

 

Гидрид Тория ThH10 - новый высокотемпературный сверхпроводник с критической температурой Tc=161K.

(ФИАН, ИК РАН, Сколтех, МИФИ, High Pressure Beamline, Grenoble)

При давлениях 170-175 ГПа синтезированы  два новых гидридных сверхпроводника, ThH9 и ThH10, с температурами сверхпроводящего перехода , Tc =146 К и 159-161 К, соответственно. Сверхпроводимость в этих соединениях предсказана теоретически и подтверждена наблюдением нулевого сопротивления и уменьшением Tc в магнитном поле. Исследованы сверхпроводящие свойства двух фаз, ThH9 и ThH10, в магнитных полях до 16 Т и определены верхние критические магнитные поля 38 T и 45 Т.

Публикация:

D.V.Semenok, A.G.Kvashnin, A.G.Ivanova, V.Svitlyk, V.Yu. Fominski, A.V.Sadakov, O.A.Sobolevskiy, V.M.Pudalov, I.A.Troyan, A.R.Oganov, Superconductivity at 161 K in thorium hydride ThH10: Synthesis and properties, Materials Today 33(3), 36-44 (2020).

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2019.10.005


Сверхпроводниковые провода на основе соединений железа

Впервые в России изготовлены сверхпроводниковые провода и ленты на основе модельного железосодержащего сверхпроводника с помощью различных модификаций метода «порошок в трубе» (англ. «powder-in-tube», PIT). Показана возможность изготовления длинномерных проводов из сверхпроводников на основе железа. Данные материалы потенциально обладают значительно более высокими критическими характеристиками в сильных магнитных полях по сравнению с традиционными сверхпроводниками, большей радиационной стойкостью, а также более технологичны чем купраты. Это открывает широкие перспективы их применения в технике сильных магнитных полей.

Публикация:

V.A. Vlasenko, K.S. Pervakov, Y.F. Eltsev, V.D. Berbentsev, A.S. Tsapleva, P.A. Lukyanov, I.M. Abdyukhanov, V.M. Pudalov, Critical Current and Microstructure of FeSe Wires and Tapes Prepared by PIT Method, IEEE TRANS. APPLIED SUPERCOND., 29(3), 6900505, (2019).


Экспериментальное свидетельство трехщелевой сверхпроводимости в LiFeAs

Соединение LiFeAs представляется наиболее экзотическим среди сверхпроводящих пниктидов на основе железа из-за нетривиальной зонной структуры и анизотропии сверхпроводящих свойств. Тем не менее, экспериментальные исследования LiFeAs крайне немногочисленны из-за нестабильности этого материала в присутствии даже следовых количеств паров воды и кислорода. В настоящей работе методом андреевской спектроскопии контактов на микротрещине в монокристаллах Li1 FeAs установлено сосуществование трех сверхпроводящих конденсатов при температурах ниже критической Tc = 17 K. Напрямую измерены как температурные зависимости параметров порядка, так и поведение анизотропии средней и большой сверхпроводящих щелей. Получены температурные зависимости избыточного андреевского тока и проводимости при нулевом смещении. Оценен вклад каждой эффективной зоны в общую проводимость. Рассмотрено влияние топологии зонной структуры вблизи уровня Ферми на динамическую проводимость в андреевском режиме.

Опубликовано:

T.E. Kuzmicheva, S.A. Kuzmichev, I.V. Morozov, S. Wurmehl, B. Büchner, Experimental Evidence of Three-Gap Superconductivity in LiFeAs, JETP Lett. 111, 6, 350-356 (2020). DOI: 10.1134/S002136402006003X


Плотность состояний для подзоны тяжелых дырок в квантовых ямах HgTe

Узкие квантовые ямы HgTe отличаются присутствием в них подзоны плохо проводящих двумерных дырочных состояний (в локальных долинах), помимо хорошо проводящих легких дырок с дираковским спектром в точке Г. В данной работе плотность состояний тяжелых дырок измерена двумя методами. Первый метод использует технику перезарядки структуры с затвором для измерения термодинамической  энтропии на квазичастицу. Когда уровень Ферми перестраивается затворным напряжением из подзоны легких в подзону тяжелах дырок, энтропия  драматически увеличивается, и это увеличение дает оценку плотности состояний. Вторым методом плотность состояний тяжелых дырок  определяется из зависимости периода Шубниковких осцилляций для легких дырок  от затворного напряжения.  Результаты, полученными обоими методами, разумно согласуются друг с другом.

 

Опубликовано:

A. Yu. Kuntsevich, G. M. Minkov, A. A. Sherstobitov, Y. V. Tupikov, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, Density of states measurements for the heavy subband of holes in HgTe quantum wells, Phys. Rev. B 101, 085301, https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.101.085301 


Электронная структура и сверхпроводимость не-центросимметичного Sn4As3

В сверхпроводниках с нарушенной симметрией инверсии, пространственная часть волновой функции куперовской пары имеет пониженную симметрию, разрешая смешивание спин-синглетных и триплетных куперовских каналоких возможностей в спаривания  и т.о.  открывая путь к нетривиальным сверхпроводящим состояниям. Материалы с нецентросимметричной кристаллической структурой и сильной спин-орбитальной связью являются платформой для реализации таких возможностей. В данной работе  синтезированы и изучены высококачественные кристаллы Sn4As3, с нцентросимметричной  элементарной ячейкой (R3m). В данной работе изучены  свойства Sn4As3 в номальном и сверхпроводящем состоянии, с помощью различных методов. Методом фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES)  определена многосвязная поверхность Ферми  и установлено присутствие двух состояний на поверхности, подтверждаемых DFT расчетами. Из измерений  теплоемкости определена критическая температура Tc ∼ 1.14 K и второе критическое магнитное поле Hc2=7 мT. Оба результата подтверждаются измерениями сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии при сверхнизких температурах.  Сканирующая туннельная спектроскопия выявляет полностью щелевое состояние, согласующееся с обычной s-волновой сверхпроводимостью.

 

Опубликовано:

C. A. Marques, M. J. Neat, C. M. Yim, M. D. Watson, L. C. Rhodes, C. Heil, K. S. Pervakov, V. A. Vlasenko, V. M. Pudalov, A. V. Muratov, T. K. Kim, and P. Wahl, Electronic structure and superconductivity of the non-centrosymmetricSn4As3, New J. Phys. 22,  06304 (2020). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ab890a


Обнаружение сверхпроводимости в тонких пленках Cd3As2

Cd3As2 - один из первых материалов, который был отнесен к классу дираковских полуметаллов. Особый интерес в исследовании таких материалов связан с возможностью существования в них сверхпроводимости, которая в этом случае может иметь топологическую природу и характеризоваться триплетным спариванием электронов. На данный момент существует лишь несколько работ, сообщающих о наблюдении в Cd3As2 сверхпроводимости в специальных внешних условиях: высоком гидростатическом давлении, при точечном воздействии иглы и пр. В данной работе впервые обнаружена сверхпроводимость в тонких пленках Cd3As2 с тетрагональной кристаллической решеткой без внешних воздействий. Анализ зависимостей критических параметров сверхпроводящего состояния в исследуемых пленках выявил особенности, указывающие на возможную топологическую природу обнаруженной сверхпроводимости.

Опубликовано:

A.V. Suslov, A.B. Davydov, L.N. Oveshnikov, L.A. Morgun, K.I. Kugel, V.S. Zakhvalinskii, E.A. Pilyuk, A.V. Kochura, A.P. Kuzmenko, V.M. Pudalov, and B. A. Aronzon, “Observation of subkelvin superconductivity in Cd3As2 thin films”, Phys. Rev. B 99, 094512 (2019)  DOI: 10.1103/PhysRevB.99.094512


Обнаружение структурной причины нематичности в сверхпроводниках семейства SrxBi2Se3

Нематическая сверхпроводимость — спонтанное нарушение пространственной симметрии сверхпроводящего параметра порядка, наблюдалось недавно в допированных халькогенидах висмута (AxBi2Se3, где А=Cu,Sr,Nb). Эти слоистые материалы обладают осью симметрии 3го порядка, в то время у сверхпроводящих свойств оказалась ось 2го порядка. До сих пор никому не удавалось найти отклонение кристаллической структуры от тригональной симметрии, и явление считалось связанным с топологической сверхпроводимостью в данных материалах.

В данной работе выращены монокристаллы, проведены магнитотранспортные и прецизионные кристаллографические рентгеновские исследования. Установлено, что все кристаллы обладают триклинными искажениями, магнитотранспортные свойства имеют ось 2го порядка не только в сверхпроводящем, но и в нормальном состоянии, а направления этих осей коррелируют с направлением структурных искажений. Таким образом, получено первое указание на то, что наблюдаемое явление нематичности может быть следствием искажения структуры кристаллов, а не топологической сверхпроводимости.

Опубликовано:

A.Yu. Kuntsevich, M.A. Bryzgalov, V.A. Prudkoglyad, V.P. Martovitskii,  Yu.G. Selivanov, E.G. Chizhevskii, Structural distortion behind the nematic superconductivity in SrxBi2Se3, New Journal of Physics (https://doi.org/10.1088/1367-2630/aae595 ) 2018.


Структура сверхпроводящего параметра порядка в пниктидах семейства BaFe2As2

Методами спектроскопии многократных андреевских отражений исследованы сверхпроводящие свойства железосодержащих пниктидов Ba(Fe,Ni)2As2 и (Ba,K)Fe2As2 с критическими температурами Тс = 17-38 К. Напрямую установлена значительная анизотропия сверхпроводящих параметров порядка в базальной плоскости и отсутствие точек нулей, измерены температурные зависимости большой и малой сверхпроводящей щели. Показано, что основную роль в механизме сверхпроводимости играет сильное внутризонное взаимодействие.

Для корректного описания механизма высокотемпературной сверхпроводимости соединений на основе железа (т.н. пниктидов и халькогенидов) важнейшую роль играет надежное экспериментальное определение структуры сверхпроводящего параметра порядка, его симметрии и температурной зависимости. В нашей работе исследованы сверхпроводящие свойства пниктидов семейства 122, Ba(Fe,Ni)2As2 и (Ba,K)Fe2As2, наиболее перспективных для прикладных целей благодаря достаточно высоким критическим температурам до Тс = 38 К и критическим магнитным полям порядка сотен тесла. С монокристаллах этих соединений с помощью техники «break-junction» создавались SnS наноконтакты на микротрещине (S – сверхпроводник, n – нормальный металл), в которых наблюдался эффект многократных андреевских отражений. Эффект вызывает появление серии минимумов на спектре динамической проводимости от напряжения dI(V)/dV таких контактов, положение которых напрямую определяется величиной сверхпроводящей щели при любых температурах вплоть до Тс. Нами показано, что в этих пниктидах сосуществуют два сверхпроводящих конденсата с различными параметрами порядка (большой и малой сверхпроводящими щелями).

Использованный метод андреевской спектроскопии позволил разрешить также тонкую структуру параметров порядка: оказалось, что энергия связи квазичастиц, образующих куперовскую пару, непостоянна и зависит от направления импульса в kxky-плоскости импульсного пространства (анизотропия). В наших экспериментах были определены экстремумы (максимальная и минимальная амплитуды) обеих щелей в kxky-плоскости и напрямую получены их температурные зависимости. Анизотропия обеих щелей в пниктидах Ba(Fe,Ni)2As2 и (Ba,K)Fe2As2 составляет порядка 30% и практически не меняется при увеличении температуры от 4.2 К до Тс. Важно отметить, что ни большая, ни малая щель не обращаются в ноль в базально плоскости (не имеют нодов), и, таким образом, имеют расширенный s-волновой тип симметрии.

 Температурная зависимость экстремумов большой щели (кружки) и малой щели (квадраты), а также резистивный сверхпроводящий переход монокристалла Ba(Fe,Ni)2As2. Внизу: температурная зависимость степени анизотропии обеих щелей. Справа схематически показано угловое распределение параметров порядка в базальной плоскости.

Несмотря на различие состава и критической температуры, определенное нами значение характеристического отношения 2DL/Tc ≈ 6 (kB – постоянная Больцмана) примерно одинаково в обоих типах пниктидов. Вместе с тем, это значение превышает предел слабой связи 3.5 и говорит о сильном взаимодействии в зонах с большой щелью DL. Анализ температурных зависимостей щелей в рамках двухзонной модели показал, что два сверхпроводящих конденсата взаимодействуют достаточно слабо, при этом определяющую роль в механизме сверхпроводимости пниктидов играет сильная внутризонная связь.

Опубликовано:

1. Т.Е. Кузьмичева, С.А. Кузьмичев, А.А. Кордюк, В.М. Пудалов, Структура и анизотропия сверхпроводящего параметра порядка Ba0.65K0.35Fe2As2 методом андреевской спектроскопии, Письма в ЖЭТФ 107, 47–53 (2018). DOI: 10.7868/S0370274X18010095

2. T.E. Kuzmicheva, S.A. Kuzmichev, A.V. Sadakov, S.Yu. Gavrilkin, A.Yu. Tsvetkov, X. Lu, H. Luo, A.N. Vasiliev, V.M. Pudalov, X.-J. Chen, and M. Abdel-Hafiez, Superconducting gap symmetry in the superconductor BaFe1.9Ni0.1As2, Phys. Rev. B 97, 235106 (2018).


Свойства двумерного топологического изолятора -  квантовой ямы в HgTe при перестройке электронного спектра давлением

Осуществлялся поиск состояния экситонного изолятора в двумерной гетероструктуре с квантовой ямой в топологичски нетривиальном изоляторе на основе HgTe. Для перестройки электронного спектра измерения проводились  при приложении гидростатического давления до 15.1кБар. Установлено, что при нормальном давлении транспорт хорошо описывается двухзонной квазиклассической моделью. Однако, при повышении давления  свойства структуры изменяются немонотонно, а выше 14 кБар сопротивление и магнитосопротивление резко изменяются, указывая на образование новой электронной фазы.

Опубликовано:

V.A. Prudkoglyad, E.B. Olshanetsky, Z.D. Kvon, V.M. Pudalov, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky,  Two-dimensional semimetal in HgTe quantum well under hydrostatic pressure, , Phys. Rev. B  98, 155437 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.155437


Структура спектров андреевского отражения

Исследована тонкая структура спектров динамической проводимости андреевского отражения в сверхпроводниках GdO1−xFxFeAs и Sm1−xThxOFeAs с различной концентрацией фтора (тория) и с критическими температурами в диапазоне  Tc = 26–50K. Обнаружены резонансы, связанные с излучение бозонных возбуждений в процессах многократного андреевского отражения.  Резонансы качественно похожи на предсказываемые теорией  спиновые возбуждения с энергией равной сумме двух сверхпроводящих щелей ΔLS и соответствующие особенности в состояниях с симметрией  s± и s++.

Опубликовано:

1. S. A. Kuzmichev, T. E. Kuzmicheva and N. D. Zhigadlo, Evidence of a multiple boson emission in Sm1−xThxOFeAs, EuroPhys.Lett., 119 (2017) 17007. DOI: 10.1209/0295-5075/119/17007

2. С. А. Кузьмичев, Т. Е. Кузьмичева, Наблюдение бозонных резонансов в GdO1−xFxFeAs методом спектроскопии внутренних многократных андреевских отражений,  Письма в ЖЭТФ, 105, вып. 10, с. 631 – 636 (2017). DOI: 10.7868/S0370274X17100113


Модель высокотемпературного сверхпроводника с гетеровалентным допированием

Предложена модель высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) с гетеровалентным допированием, основанная на представлении о самолокализации допированных носителей вследствие образования ими трионных комплексов, т.е. связанного состояния допированного носителя и экситонов с переносом заряда, которые рождаются в его окрестности. В рамках модели дается объяснение природы пространственной неоднородности электронных свойств ВТСП и механизма генерации  свободных носителей. Модель позволяет с высокой точностью определить положения сверхпроводящих областей на фазовых диаграммах всех купратов и пниктидов. Наблюдаемое согласие с экспериментом дает основание рассматривать базовые плоскости допированных купратов и пниктидов как еще один тип структур (в дополнение к одномерным цепочкам Литтла и «сэндвичам» Гизбурга), где возможна реализация экситонного механизма сверхпроводимости.

Опубликовано:

Mitsen, K. V.; Ivanenko, O. M. Superconducting phase diagrams of cuprates and pnictides as a key to understanding the HTSC mechanism Physics-Uspekhi Volume: 60 Issue: 4 Pages: 402-411 (2017). DOI: 10.3367/UFNr.2016.12.038000


Новое сверхпроводниковое соединение семейства оксипниктидов Sm1−xThxOFeAs

Впервые исследовано сверхпроводящее соединение семейства оксипниктидов Sm1−xThxOFeAs с различным уровнем допирования и диапазоном критических температур 21–54 К. Установлено существование двухщелевой сверхпроводимости, измерена температурная зависимость обеих щелей.  Найденное БКШ отношение 2D/Tc=5 – 5.7 для конденсата с большой щелью свидетельствует о режиме сверхпроводимости с сильной связью.

Опубликовано:

T. E. Kuzmicheva,  S. A. Kuzmichev, K. S. Pervakov, V. M. Pudalov, and N. D. Zhigadlo, Evolution of superconducting gaps in Th-substituted Sm1−xThxOFeAs studied by multiple Andreev reflection spectroscopy, Phys. Rev. B 95, 094507 (2017).


Сверхпроводящие свойства ВТСП материалов класса Ba-122 на основе железа

Проведены комплексные измерения (с помощью 5 взаимодополняющих методик)  и анализ сверхпроводящих свойств различных синтезированных материалов класса Ba-122 на основе железа. Получен набор самосогласованных данных которые свидетельствуют о сосуществовании двух сверхпроводящих конденсатов, с сильной внутризонной связью в одном из них и слабой межзонной связью. Две сверхпроводящих щели, открывающиеся на двух листах поверхности Ферми не обращаются в ноль в базисной  плоскости и имеют симметрию  расширенного s-волнового типа.

 Опубликовано:

T E Kuzmicheva, A V Muratov, S A Kuzmichev, A V Sadakov, Yu A Aleshchenko, V A Vlasenko, V P Martovitsky, K S Pervakov, Yu F Eltsev, V M Pudalov, On the structure of the superconducting order parameter in high-temperature Fe-based superconductors, Physics  Uspekhi 60 (4) 419 - 429 (2017). DOI: https://doi.org/10.3367/UFNe.2016.10.038002


Измерения энтропии на электрон

Разработан способ и устройство для измерения производной химического потенциала по температуре. Новизна способа  подтверждается патентом.

Патент 2617149 от 21.04.2017г. «Способ измерения производной химического потенциала по температуре и устройство для его осуществления». Рыбальченко Г.В., Кунцевич А.Ю., Пудалов В.М.


Не ферми-жидкостные состояния в двумерной сильно-коррелированной системе электронов

Экспериментально выявлено и изучено проявление не–Ферми-жидкостного состояния в транспортных и термодинамических свойствах двумерной коррелированной электронной системы в кремниевых структурах МДП с высокой подвижностью. Обнаружены особенности в транспорте заряда в нулевом магнитном поле, в магнитотранспорте в слабом параллельном поле и в термодинамической спиновой намагниченности. Эти особенности проявляются при температурах выше некоторой критической T*(n) <TF, зависящей от электронной плотности.  Существование нового характерного масштаба энергий, отличного от TF является свидетельством двухфазного не-Ферми-жидкостного состояния, присущего только структурам с высокой подвижностью и сильными корреляциями.

 Более подробно

• В магнитотранспорте в слабом параллельном поле, при температуре T* температурная зависимость проводимости  изменяется от -(B2/T)- низкие температуры T<T* -   к (B/T)2 (T>T*). Такая высокотемпературная зависимость не согласуется с Ферми-жидкостной теорией квантовых поправок, в которой предсказывается функциональная зависимость (B2/T)  в баллистическом режиме взаимодействия, т.е. при высоких температурах Tτ>> 1.

•  В транспорте в отсутствии поля температурная зависимость сопротивления испытывает перегиб, d2ρ/dT2=0  при   T=T*.

• В термодинамике спиновая намагниченность-на-электрон dM/dn   изменяет знак при T=T*. 

• В температурной зависимости энтропии-на-электрон dS/dn наблюдается переход от Ферми-жидкостного поведения к поведению характерному для локализованных спинов.

• Все четыре эффекта происходят при  почти одинаковой температуре  T*, которая зависит от концентрации как  (n-nc), в отличие от TF, которая пропорциональная  n.

• Существование нового характерного масштаба энергии T*, отличного от TF  и его критическая зависимость от концентрации электронов является свидетельством двухфазного не-Ферми-жидкостного состояния. Выявленные особенности присущи только структурам с высокой подвижностью и сильными корреляциями, в то время как в структурах с низкой подвижностью наблюдаются обычное-ферми-жидкостное поведение транспорта и термодинамики.

• Перечисленные особенности удается связать воедино (а особенности в транспорте  и магнитотранспорте даже количественно описать) в рамках феноменологической модели двухфазной системы, состоящей из Ферми-жидкости и коллективных локализованных состояний с большим спином.

• По результатам измерений построена фазовая диаграмма, областей двухфазного состояния, отличающихся доминированием Ферми-жидкостной компоненты и компоненты коллективных состояний с большим спином.

Опубликовано

1. L. A. Morgun, A. Yu. Kuntsevich, and V. M. Pudalov, Novel energy scale in the interacting two-dimensional electron system evidenced from transport and thermodynamic measurements, Phys. Rev. B  93, 235145 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.235145.

2. L. A. Morgun, A. Yu. Kuntsevich, and V. M. Pudalov,  Probing Spontaneous Spin Magnetization, Journal  of Superconductivity and Novel Magnetism, (2016). Published online. DOI 10.1007/s10948-016-3647-3

3. V. M. Pudalov, Possible Magnetic Background of the Metal-Insulator Transition in Two-Dimensional Correlated Electron System,  Journal  of Superconductivity and Novel Magnetism, (2016). Published online. DOI 10.1007/s10948-016-3759-9  


Исследование структуры параметра порядка в железосодержащих сверхпроводниках

1. Методом спектроскопии андреевского отражения изучены температурные зависимости сверхпроводящих щелей в двухщелевых сверхпроводниках – LaOFeAs, FeSeTe и MgB2. Из аппроксимации этих зависимостей оценены относительные константы электрон-бозонной связи. Результаты свидетельствуют о доминировании внутризонной связи по сравнению с межзонной связью. Опубликовано в [1,2].

2. Измерены необратимая намагниченность и андреевское отражение в кристаллах железосодержащих сверхпроводников BaFe2−xNixAs2. Большая величина отношения 2D/Tc > 4.1  свидетельствует о режиме  умеренно сильной связи в сверхпроводящем конденсате. Оценена анизотропия  (30%) сверхпроводящих щелей в плоскости kx-ky. Определена зависимость критического тока от поля и изучены режимы сильного внутреннего пиннинга. Опубликовано в [3].

 Опубликовано:

1. Kuzmichev, S. A.; Kuzmicheva, T. E., Tchesnokov, S. N., Pudalov, V. M.; Vasiliev, A. N., Estimation of Intraband and Interband Relative Coupling Constants from Temperature Dependences of the Order Parameter for Two-Gap Superconductors  Journal  of Superconductivity and Novel Magnetism, 29(4), 1111-1116    (2016). DOI: 10.1007/s10948-016-3386-5

2. Kuzmicheva TE; Kuzmichev SA; Sadakov AV; Muratov AV; Usoltsev AS; Martovitsky VP; Shipilov AR; Chareev DA; Mitrofanova ES; Pudalov VM, Direct Evidence of Two Superconducting Gaps in FeSe_{0.5}Te_{0.5}: SnS-Andreev Spectroscopy and Lower Critical Field, Письма в ЖЭТФ   104, вып.12 (2016).

3. T. E. Kuzmicheva, V. A. Vlasenko, S. Yu. Gavrilkin,  S. A. Kuzmichev, K. S. Pervakov,  I.V. Roshchina, V. M. Pudalov, Vortex Structure and Anisotropic Superconducting Gaps in Ba[Fe(Ni)]2As2,  Journal  of Superconductivity and Novel Magnetism, (2016). Published online. DOI 10.1007/s10948-016-3816-4


Эпитаксиальные пленки топологического изолятора  селенида висмута

Усовершенствована технология выращивания как бинарных (Bi2Se3, Bi2Te3) так и тройных соединений халькогенидов висмута на подложках  (111)BaF2 и (0001) Al2O3. Обнаружено, что для подавления двойников в слоях  Bi2Se3 можно использовать ультратонкий (~2 нм) буфферный слой Bi2Te3. Такой подход существенно упрощает общепринятый метод двухступенчатого роста и по данным XRD и AFM приводит к уменьшению концентрации структурных дефектов в слоях. Выращены  эпитаксиальные пленки высокого качества (в частности, подвижность 8000см2/Вс), не уступающие мировому уровню. На этих пленках экспериментально изучены (а) квантовые осцилляции проводимости, связанные с двумерными поверхностными состояниями, (б) положительное магнитосопротивление в слабом перпендикулярном поле (антилокализация)  и (в) температурная зависимость Холловского сопротивления. Измерения последней величины позволили определеитиь вклад электрон-электронного взаимодействия в проводимость.

 Более подробно:

Большинство пленочных и монокристаллических образцов топологических изоляторов селенида и теллурида висмута, описанных в литературе, при гелиевых температурах демонстрируют логарифмический рост сопротивления с понижением температуры. С другой стороны, в них же наблюдается слабая антилокализация, которая должна была бы приводить к логарифмическому понижению сопротивления с уменьшением температуры. Данное явление было названо низкотемпературным парадоксом.

Исследована феноменология квантовой поправки к проводимости от электрон-электронного взаимодействия в эпитаксиальных пленках селенида висмута толщиной 10-40 нм, используя коэффициент Холла. На нескольких пленках впервые показано, что (а) коэффициент Холла зависит от температуры (б) поправка от электрон-электронного взаимодействия, пересчитанная из коэффициента Холла в сумме со слабой антилокализацией разумно описывает низкотемпературную зависимость R(T). Таким образом, дано полностью феноменологическое описание квантового транспорта в пленках топологических изоляторов, основанное на том, что эффект Холла связан не только с концентрацией носителей, но и зависит от электрон-электронного взаимодействия.

Опубликовано:

A. Yu. Kuntsevich, A. A. Gabdullin, V. A. Prudkogliad, Yu. G. Selivanov, E. G. Chizhevskii, and V. M. Pudalov, Low-temperature Hall effect in bismuth chalcogenides thin films, Phys. Rev. B 94, 235401 (2016).


Измерения магнитоосцилляций энтропии на электрон

Разработан способ и впервые осуществлены измерения магнитоосцилляций энтропии на электрон для двумерной системы электронов. Для проверки способа проведены измерения  на гетероструктурах GaAs/AlGaAs с затвором Шоттки. В перпендикулярном магнитном поле измерены и сопоставлены с теорией магнитоосцилляции энтропии.  Показано, что данным способ аозволяет измерять вариации энтропии в системе содержащей всего 108 электронов, что на 3 порядка лучше пороговой чувствительности  известных калориметров.  

Опубликовано:

Tupikov Y., Kuntsevich A.Yu., Pudalov V.M., Burmistrov I.S., Temperature derivative of the chemical potential and its magnetooscillations in two-dimensional system

Pisma ZhETF 101(2) 131 (2015). [JETP Lett. 101(2) 125 (2015)]


Сверхпроводящие свойства кристаллов  FeSe1−xSx

Изучено влияние замещения серой мышьяка на сверхпроводящие  свойства кристаллов FeSe1−xSx (x = 0, 0.04, 0.09, and 0.11). В измерениях изучена намагниченность, проводимость, глубина проникновения, и низкотемпературная теплоемкости. Установлено, что введение S в  FeSe увеличивает критическую температуру перехода Tc, анизотропию, верхнее критическое поле Hc2, и плотность критического тока Jc. Температурная зависимость верхнего критического поля Hc2(T) и его анизотропии указывают на многозонный характер сверхпроводящего конденсата в этой системе.  Измерения Лондоновской глубины проникновения  λab(T ) и теплоемкости свидетельствуют  с сильной связи и двух-волновом конденсате с s-типом симметрии.

Опубликовано:

Mahmoud Abdel-Hafiez, Yuan-Yuan Zhang, Zi-Yu Cao, Chun-Gang Duan, G. Karapetrov, V. M. Pudalov, V.A. Vlasenko, A.V. Sadakov, D.A. Knyazev, T.A. Romanova,  D.A. Chareev, O.S. Volkova, A.N. Vasiliev, and Xiao-Jia Chen, Superconducting properties of sulfur-doped iron selenide,  Phys. Rev. B 91, 165109 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevB.91.165109


Новый масштаб энергии в коррелированной двумерной системе электронов

В двумерной сильно-коррелированной системе высокой чистоты экспериментально выявлено существование нового масштаба энергии, помимо энергии Ферми.  При температуре соответствующей этой характерной энергии возникают особенности в магнитосопротивлении в параллельном поле и в температурной зависимости сопротивления в нулевом поле. 

Опубликовано:

Л.А. Моргун, А.Ю. Кунцевич, В.М.Пудалов, Novel energy scale in the interacting two-dimensional electron system evidenced from transport and thermodynamic measurements,  Phys. Rev. B 93,235145 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.235145


Измерения термодинамической энтропии на электрон в двумерной системе

Проведены исследования термодинамической энтропии на электрон ∂S/∂n, двумерной  электронной системе в кремнии  и изучен переход  от режима  Ферми-жидкости в режим коррелированной заряженной плазмы.  Выявлено, что поведение энтропии в коррелированной плазме  могут быть отображены на поведение в невырожденном Ферми-газе, в котором параметр взаимодействия, однако, становится зависящим как от плотности, так и от температуры. Основная особенность энтропии в режиме коррелированной плазмы заключается в сильной температурной зависимости эффективной массы.

A.Y. Kuntsevich, Y.V. Tupikov, V.M. Pudalov, I.S. Burmistrov, Strongly correlated two-dimensional plasma explored from entropy measurements, Nature Commun. 6, 7298  (2015).

http://www.nature.com/ncomms/2015/150623/ncomms8298/

http://www.gazeta.ru/science/2015/07/09_a_6861893.shtml


Измерения особенностей сверхпроводящего спектра (Ba,K)Fe2As2

Двумя различными методами впервые получены согласованные  данные о спектре ВТСП на основе (Ba,K)Fe2As2 По измерениям первого критического поля и Андреевского отражения  установлены величины щелей в спектре, их температурные зависимости и анизотропия. Определены константы межзонного и внутризонного взаимодействий. Доказано отсутствие нулей в сверхпроводящей щели, подтверждающее  s++  тип симметрии.

Опубликовано:

M. Abdel-Hafiez, P. J. Pereira, S. A. Kuzmichev, T. E. Kuzmicheva, V. M. Pudalov, L. Harnagea, A. A. Kordyuk, A. V. Silhanek, V. V. Moshchalkov, B. Shen, Hai-Hu Wen, A. N. Vasiliev, and Xiao-Jia Chen, Lower critical field and SNS-Andreev spectroscopy of 122-arsenides:Evidence of nodeless superconducting gap, Phys. Rev. B 90, 054524 (2014).


Как электроны взаимодействуют друг с другом в двумерной системе ?

 

Сопоставлены перенормированные электрон-электронным взаимодействием параметры носителей в двух спиновых подзонах с существенно различной заселенностью  в двумерной системе электронов в кремнии. Экспериментально установлено, что эти параметры в первом приближении одинаковы, показывая, что  взаимодействие происходит в широком интервале энергий, превышающем энергию Ферми. Более детальное рассмотрение выявило эффекты  асимметрии свойств двух спиновых подзон, свидетельствующей о существовании спин-зависящего интерфейсного рассеяния, которое объяснено упругим рассеянием электронов на коллективных триплетных состояниях с большим спином (наномагнитах).

Более подробно:

Работа направлена на решение давней проблемы понимания характера межэлектронного взаимодействия в 2D электронных системах. Двумерные системы электронов на поверхности кремния, с одной стороны, являются основным “строительным кирпичиком” всей микроэлектроники. С другой стороны, эти системы, имеющие минимально возможную толщину равную примерно длине волны электрона (5-30нм),  являются прекрасным объектом физических исследований, в котором наиболее ярко проявляются квантовые эффекты взаимодействия (напомним, что по крайней мере, три Нобелевские премии – Квантовый эффект Холла, Дробный квантовый эффект Холла и графен - связаны с исследованиями двумерных систем электронов).

В эксперименте межэлектронные взаимодействия перенормируют (изменяют) наблюдаемую эффективную массу электронов и их магнитную (спиновую) восприимчивость. Иными словами, взаимодействующие электроны  становятся “тяжелее” и намного легче намагничиваются магнитным полем. Более того, межэлектронные взаимодействия изменяют знак сжимаемости электронной жидкости, делая ее похожей на “черные дыры” в астрофизике. Но в каком диапазоне энергий взаимодействуют электроны - этот вопрос оставался долгое время загадкой. Из интуитивных представлений казалось бы, что при самых низких температурах, гораздо меньших чем кинетическая энергия электронов, взаимодействие должно происходить только в узкой полосе энергий вблизи наивысшей кинетической энергии самых подвижных электронов. Именно так и “организовано” взаимодействие электронов с колебаниями кристаллической решетки в металлах и полупроводниках.

Для получения ответа на этот вопрос, в проведенных экспериментах  прикладывалось сильное магнитное поле в плоскости двумерной системы, которое частично поляризовало электронные спины, т.е. создавало неравное количество электронов со спинами вдоль поля и противоположно ему.  Одновременно, свойства электронов в каждой из образовавшихся спиновых подзон, изучались с помощью измерения квантовых осцилляций сопротивления (эффект Шубникова-де Гааза) в слабых перпендикулярных полях.  Детальный анализ сложной картины осцилляций сопротивления  показал, что эффективная масса электронов и их квантовое время рассеяния приблизительно одинаковы для обеих спиновых подзон, несмотря на то, что их заселенности сильно отличаются, вплоть до 60%. Это означает, что за перенормировку параметров электронов ответственны взаимодействия между всеми электронами, а не в пределах каждой из подзон. Иными словами, электроны взаимодействуют путем обмена возбуждениями с высокой энергией, большей чем кинетическая энергия самих электронов.

При более детальном рассмотрении эксперимент выявил тонкие (на уровне нескольких процентов) отличия свойств электронов в двух подзонах и изменения этого отличия с магнитным полем и температурой. Для объяснения наблюдаемых эффектов авторы предложили модель, в которой электронная жидкость рассеивается не только на примесях в объеме, но также и на легко намагничиваемых  коллективных электронных состояниях (“наномагнитах”), спонтанно образующихся за счет ферромагнитного взаимодействия на границе кремния.  Одновременно, проведенный анализ выявил путь существенного улучшения точности извлечения из эксперимента перенормированной взаимодействием эффективной массы электронов, которая до сих пор довольно плохо поддавалась точным измерениям.

Опубликовано:

V.M. Pudalov, M.E. Gershenson, and H. Kojima, Probing electron interactions in a two-dimensional system by quantum magneto-oscillations, Phys. Rev. B 90, 075147 (2014).


Изучение характера пиннинга в легированных ВТСП кристаллах класса 122

Исследования различно легированных кристаллов составов Ba(K,Na)[Fe(Ni,Co)]2As2 показали, что зависимость нормированного критического тока Jc/Jc0 от нормированной температуры (Т/Тс) масштабируется на единую универсальную зависимость, что указывает на единый механизм пиннинга в данных соединениях. При этом, данная экспериментальная зависимость не совпадает с теоретическими зависимостями, полученными в рамках известных теоретических моделей пространственной флуктуации длины свободного пробега (dl-пиннинг) и пространственной флуктуации температуры сверхпроводящего перехода (dТс-пиннинг).  Полученный результат важен для понимания природы пиннинга и оптимизации плотности критического тока в сверхпроводниках на основе железа.

Зависимость нормированного критического тока от приведенной температуры для железосодержащих сверхпроводников семейства 122 с различным типом легирования в сопоставлении с теоретическими кривыми.

Ю.Ф.Ельцев, К.С.Перваков, В.А.Власенко, С.Ю.Гаврилкин, Е.П.Хлыбов, В.М.Пудалов, УФН 184(8) 897(2014). V. A. Vlasenko, K. S. Pervakov, S. Yu. Gavrilkina, Yu. F. Eltsev Physics Procedia,  67   (2015)   952  –  957 .


Природа магнитосопротивления двумерной системы электронов в магнитном поле, параллельном ее плоскости

Исследована природа магнитосопротивления двумерной системы электронов в магнитном поле, параллельном ее плоскости. Установлено, что Зеемановские эффекты в квантовой поправке за счет электрон-электронного взаимодействия вносят вклад  не более 10%  в наблюдаемое магнитосопротивление. Этот результат требует ревизии многих результатов основанных на интерпретации наблюдаемого магнитосопротивления как Зеемановского эффекта  в квантовых поправках.

Опубликовано:

A.Yu. Kuntsevich, L.A.Morgun, and V.M.Pudalov, Electron-electron interaction correction and magnetoresistance in tilted fields in Si-based two-dimensional systems, Phys. Rev. B 87, 205406 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevB.87.205406


Микроконтактная спектроскопия андреевского отражения в ВТСП ферропниктидах класса 1111

Методом микроконтактной спектроскопии андреевского отражения впервые проведены измерения щелей в спектре железосодержащих высокотемпературных сверхпроводников (LiFeSe, GdFeAsO(F), CeFeAsO(F), FeSe), выявлено наличие, как минимум, двух щелей в спектре и измерены их температурные зависимости.

Опубликовано:

  • T.E. Kuzmicheva, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, Ya.G. Ponomarev, S.N. Tchesnokov, Yu.F.Eltsev, V.M.Pudalov, K.S.Pervakov, A.V.Sadakov, A.S.Usoltsev, E.P.Khlybov, L.F. Kulikova, Experimental study of intrinsic multiple Andreev reflections effect in GdO(F)FeAs superconductor array junctions, Europhysics Letters 102, 67006 (2013) [arXiv:1302.5326; DOI: 10.1209/0295-5075/102/67006]
  • Ponomarev Y. G., Kuzmichev S. A., Kuzmicheva T. E.,  Mikheev M.G., Sudakova M.V., Tchesnokov S.N., Volkova O.S., Vasiliev A.N., Pudalov V.M., Sadakov A.V.,  Usol’tsev A.S., Wolf T., Khlybov E.P., Kulikova L.F., Multiple Andreev Reflections Spectroscopy of Two-Gap 1111-and 11 Fe-Based Superconductors, J. Supercond. Nov. Magn. 26,  2867-2871 (2013).
  • T E Shanygina, Ya G Ponomarev, S A Kuzmichev, M G Mikheev, S N Tchesnokov, O E Omel'yanovsky, A V Sadakov, Yu F Eltsev, V M Pudalov, A S Usol'tsev, E P Khlybov, L F Kulikova, Study of the Two-Gap Superconductivity in GdO(F)FeAs by ScS-Andreev Spectroscopy, J. Phys.: Conf. Ser. 391 012138 (2012); doi:10.1088/1742-6596/391/1/012138
  • Ya. G. Ponomarev, S. A. Kuzmichev, M. G. Mikheev, M. V. Sudakov, S. N.Tchesnokov, T. E. Shanygina, O. S. Volkova, A. N. Vasiliev, and Th. Wolf, Andreev Spectroscopy of FeSe:Evidence for Two Gap Superconductivity, JETP  113, No. 3, pp. 459–467 (2011); DOI: 10.1134/S1063776111080097
  • T.E. Shanygina, Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, S.N. Tchesnokov, O.E. Omel'yanovskii, A.V. Sadakov, Yu.F. Eltsev, A.S. Dormidontov, V. M. Pudalov, A.S. Usol 'tsev, E.P. Khlybov, Observation of Multi-Gap Superconductivity in GdO (F)FeAs by Andreev Spectroscopy, Pis'ma v ZhETF, 93(2), 95 (2011).[JETP Lett. 93(2) 94(2011)]
  • Ya.G. Ponomarev T.E. Shanygina A.S. Dormidontov Yu.F. Eltsev, E.P. Khlybov S.A. Kuzmichev M.G. Mikheev O.E. Omel'yanovsky, V.M. Pudalov A.V. Sadakov M.V. Sudakova A.S. Usol'tsev, S.N. Tchesnokov, Subharmonic gap structure in Ce-1111 nanocontacts (Tc = 41 K), JSNM (2011)

Синтез и свойства сверхпроводящих соединени1 на основе железа класса 122

Впервые в России синтезированы монокристаллы новых сверхпроводящих соединений на основе железа BaFe2-xNixAs2. Показано, что критическая плотность тока этих кристаллов при температуре 4.2К в магнитном поле 10Т превышает 106 А/см2, что превышает плотности тока в купратных ВТСП материалах и не уступает параметрам лучших зарубежных аналогов для FeAs-материалов. Совместно с ИФВД РАН впервые в России методом гидроэкструзии изготовлены короткие образцы проводов на основе FeSe в стальной оболочке. (статья в J. of Applied Supercon.)


Обнаружение спонтанное возникновение спин-поляризованных мезоскопических “капель в двумерной коррелированной системе электронов

В термодинамических измерениях спиновой намагниченности двумерной электронной системы в кремнии обнаружено спонтанное возникновение спин-поляризованных мезоскопических “капель” в режиме низкой плотности электронов. Спиновая магнитная восприимчивость электронной системы резко возрастает при понижении температуры, указывая на ферромагнитный тип спинового упорядочения в каплях. Несмотря на то, что капли “тают” с повышением температуры и электронной плотности, они наблюдаются и в металлическом состоянии двумерной электронной жидкости при плотностях много больше критического значения перехода металл-изолятор.  

Опубликовано:

N.Teneh, A.Yu. Kuntsevich, V. M. Pudalov, and M. Reznikov, Spin-Droplet State of an Interacting 2D Electron System, Phys. Rev.Lett. 109, 226403 (2012). http://prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i22/e226403


Симметрия параметра порядка в сверхпроводниках класс 11, 122 и 1111

Из измерений, проведенных методом микроконтактной андреевской спектроскопии и измерений спектров инфракрасного отражения доказан многозонный  характер сверхпроводимости в высокотемпературных сверхпроводниках на основе FeAs типов «11», «122» и «1111». Измерены значения щелей в спектре возбуждений в сверхпроводниках и получены данные в пользу  симметрии параметра порядка s-типа

Опубликовано:

  • Ya.G.Ponomarev, S.A.Kuzmichev, M.G.Mikheev, M.V.Sudakova, S.N.Tchesnokov, T.E.Shanygina, O.S.Volkova, A.N.Vasiliev, Th.Wolf, Andreev spectroscopy of FeSe. Evidence for two-gap superconductivity, ЖЭТФ, 140, 527 (2011).
  • T.E.Shanygina,  Ya.G.Ponomarev, S.A.Kuzmichev, M.G.Mikheev, S.N.Tchesnokov, O.E.Omel'yanovskii, A.V.Sadakov, Yu.F.Eltsev, A.S.Dormidontov, V.M.Pudalov, A.Usol'tsev,  E.P.Khlybov, Observation of Multi-Gap Superconductivity in GdO(F)FeAs by Andreev Spectroscopy, Письма в ЖЭТФ 93(2), 95 (2011)
  • Ю.А.Алещенко,   А.В.Муратов, В.М.Пудалов, Е.С.Жукова, Б.П.Горшунов, F. Kurth, K. Iida, Наблюдение нескольких сверхпроводящих щелей в инфракрасных спектрах отражения Ba(Fe0.9Co0.1)2As2, Письма в ЖЭТФ 94(9), 779 (2011).

Синтез двух новых ВТСП ферропниктидов класса 1111

Совместно с ИФВД РАН синтезированы два новых высокотемпературных сверхпроводника на основе арсенида железа: GdFeAsO ( F ) и EuO1-х Fx FeAs. Первое соединение обладает критической температурой 53К  [1]  и чрезвычайно высоким значением критического магнитного поля (более 130Т). Второе соединение имеет критическую температуру 11K [2]. Исследования ВТСП  материалов на основе FeAs актуальны для фундаментальной физики ввиду не встречавшейся ранее в природе знакопеременной симметрии параметра порядка  +-. Новый ВТСП материал перспективен также для техники и технологии сильных магнитных полей.  Материал получен методом твердофазного синтеза при высокой температуре (1350С) и высоком давлении (5ГПа), с использованием комплекса ростовых установок ЦКП ФИАН и охарактеризован с использованием комплекса аналитического и измерительного оборудования ЦКП (фазовый рентгеновский анализ, локальный элементный анализ методом EDX , измерение теплоемкости, магнитной востриимчивости, проводимости , зависимости критической температуры от давления).

Опубликовано:

[1] E.P. Khlybov, O.E. Omelyanovsky, A. Zaleski, A. Sadakov, D.R. Gizatulin, L.F. Kulikova, I.E. Kostyleva, V.M. Pudalov, Письма в ЖЭТФ   90 (5), 429 (2009).

[2] V.M. Dmitriev, I.E. Kostyleva, E.P. Khlybov, A.J. Zaleski, A.V. Terekhov, L.F. Rybaltchenko, E.V. Khristenko, L.A. Ishchenko, O . E . Omel ' yanovskiy , and A . V . Sadakov , Superconducting and magnetic properties of a new EuAsFeO 0.85 F 0.15 superconductor , Fizika Nizkikh Temperatur , 2009, v . 35, No . 7, p . 659–662


Измерения энергетического спектра электронов в сверхпроводящем GdFeAsO ( F )

Совместно с физическим факультетом МГУ впервые проведены измерения энергетического спектра электронов в сверхпроводящем состоянии в GdFeAsO ( F ), выявлено наличие двухщелевой сверхпроводимости и измерены величины двух энергетических щелей. Измерения спектра проведены методом спектроскопии андреевского отраженияв микроконтакте S - N - S полученном на микросколе. Полученные данные [1] свидетельствуют о двухщелевой сверхпроводимости. Значения двух щелей составляют Δ=(10.5 ± 2) мэВ и Δ=(2.3 ± 0.4) мэВ. Оценка отношения 2 ΔkT = 4.8 (для =53 K ) превышает стандартное значение 3.52 в теории БКШ для однощелевого сверхпроводника в пределе слабой связи, тогда как для малой щели отношение 2 ΔkT  = 1.1 меньше стандартного БКШ значения.

Опубликовано:

T.E. Shanygina, Ya.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, S.N. Tchesnokov, O.E. Omel'yanovskii, A.V. Sadakov, Yu.F. Eltsev, A.S. Dormidontov, V.M. Pudalov, A.S. Usol'tsev, E.P. Khlybov, Observation of Multi-Gap Superconductivity in GdO(F)FeAs by Andreev Spectroscopy, Письма в ЖЭТФ, 93(2), 95 (2011).


Измерения зависимости химического потенциала двумерной системы электронов от магнитного поля

Впервые проведены измерения зависимости химического потенциала двумерной системы электронов от магнитного поля δ μ ( B ) / δ в Si -структуре МДП в режиме слабых магнитных полей (меньших температуры). Малое количество электронов (n~109) не позволяет измерить эта величину традиционными методами – ЭПР или СКВИД магнитометрии. Обнаружено, что при низких температурах δμнелинейно зависит от поля уже в самых слабых полях, меньших ожидаемых характерных масштабов. Этот результат указывает на существование локализованных электронов в металлическом состоянии двумерной системы, стимулируя развитие теории низкоразмерных электронных систем.

Опубликовано:

M. Reznikov, A. Yu. Kuntsevich, N. Teneh, V. M. Pudalov, Thermodynamic magnetization of two-dimensional electron gas measured over wide range of densities, Письма в ЖЭТФ , 92(7), 518-522 (2010)


Измерения внутреннего поля на позициях Se  в квазиодномерном кристалле (TMTSF)2X

На монокристаллах (TMTSF)2X (X=PF6, AsF6) проведены измерения сигнала ЯМР на 77 Se. В обоих соединениях происходит расщепление линии ЯМР сигнала при переходе в состояние волны спиновой плотности (SDW). Оно объясняется периодической модуляцией внутреннего поля на позициях ядер 77 Se, имеющей тот же несоизмеримый волновой вектор, что и спиновый порядок. В точке T x , где происходит излом температурной зависимости времени спин-решеточной релаксации, не обнаружено изменения формы линии ЯМР-сигнала. Это говорит о том, что аномалия не связана с заметными изменениями статического внутреннего поля  на позициях ядер Se.

T. Mito, K. Nishiyama, T. Koyama, K. Ueda, T. Kohara, K. Takeuchi, H. Akutsu, J. Yamada, A. Kornilov, V.M. Pudalov, J.S. Qualls,  7 Se NMR study of nonmagnetic–magnetic transition in (TMTSF)2 X, Physica C (2010).


Транспорт заряда в ВТСП кристаллах  Bi Sr Ca Cu 10+ x 

Изучен транспорт заряда в высококачественных кристаллах  Bi Sr Ca Cu 10+ x при температурах ниже Tc . В магнитных полях  || данные хорошо описываются моделью “вихревого стекла”. Из проведенного анализа уточнено положение границы плавления для кристалла Bi -2223. Плотность критического тока для кристаллов Bi -2223 близка к значениям для Bi -2223 лент, что указывает на роль собственных пиннинговых свойств Bi -2223 как фактора принципиально ограничивающего в Bi -2223 проводниках.

 

Опубликовано:

Yu.F.Eltsev, S.Lee, K.Nakao, S. Tajima, Vortex glass scaling in Pb-doped Bi-2223 single crystal, Письма в ЖЭТФ ,  90, 584 (2009)

Yuri Eltsev, Sergey Lee, Koichi Nakao, and Setsuko Tajima, The electrical transport properties of high quality Bi-2223 crystal, Supercond. Sci. Technol. 23 (2010) 055007.


Измерения скачка электронной теплоемкости при сверхпроводящем переходе в высокотемпературном сверхпроводнике YBa2 Cu3 O6+ 

Проведены измерения скачка электронной теплоемкости при сверхпроводящем переходе в высокотемпературном сверхпроводнике YBa2 Cu3 O6+ в зависимости от допирования. На основании полученных результатов сделан вывод о перколяционном характере перехода от фазы с оптимальным допированием (т.е. с максимальной температурой сверхпроводящего перехода Тс ) к недодопированной фазе (с низкими Тс ). Согласно предлагаемой модели «недодопированный» сверхпроводник представляет собой гетерофазную структуру, в которой сверхпроводниковые нанокластеры погруженны в изолирующую матрицу. Понижение Tc в этой фазе связывается с особого рода флуктуациями, влияние которых возрастает с уменьшением размера кластера.

С.Ю. Гаврилкин, О.М. Иваненко, В.П. Мартовицкий, К.В. Мицен, А.Ю. Цветков. О перколяционной природе перехода от 60 К- к 90 К-фазе в YBa2 Cu3 O6+ , ЖЭТФ , т.137, с.895-900, 2010.


Измерение зависимости критического тока в сверхпроводящих слоистых структурах от магнитного поля и его направления относительно транспортного тока.

Исследованы зависимость критического тока в сверхпроводящих слоистых структурах от магнитного поля и его направления относительно транспортного тока. Обнаружено, что суперпозиция внешнего магнитного поля и собственного поля транспортного тока в неоднородных многослойных структурах приводит к немонотонной зависимости величины критического тока от магнитного поля (пик эффект) и зависимости величины критического тока от направления транспортного тока в параллельном слоям магнитном поле.

S. Yu Gavrilkin, O. M. Ivanenko, A. N. Lykov, K. V. Mitsen, A. Yu Tsvetkov, C. Attanasio, C. Cirillo, S. L. Prischepa Asymmetry of the critical current and peak effect in superconducting multilayers. Supercond. Sci. Technol ., v.23, p. 65019 (2010).


Измерения потенциального профиля многопериодной структуры из квантовых ям GaAs/AlGaAs

На основе расчетов потенциального профиля и времен релаксации для предложенной нами конструкции активного элемента униполярного лазера на основе многопериодной структуры квантовых ям GaAs/AlGaAs с сильно асимметричными по высоте барьерами выполнена оптимизация параметров, обеспечивающих подавление межподзонной безызлучательной релаксации между лазерными уровнями. Исследованы спектры фотолюминесценции, возбуждения фотолюминесценции и инфракрасного поглощения структуры с многократным повторением оптимизированного активного элемента. Сопоставление результатов эксперимента с расчетами продемонстрировало хорошее согласие, что свидетельствует о работоспособности предложенного нами активного элемента униполярного лазера.

Опубликовано:

  • Yu.A. Aleshchenko, V.V. Kapaev, and Yu.V. Kopaev Unipolar lasers on the structures with variable dimensionality of electronic states, Semiconductor Science and Technology, 26 (1) 014021 (13 pp.) (2011).
  • Yu.A. Aleshchenko, V.V. Kapaev, and Yu.V. Kopaev, Structures with variable dimensionality of electronic states for unipolar lasers, Journal of Russian Laser Research, 31(6), 533-553 (2010).
  • Yu.A. Aleshchenko, V.V. Kapaev, Yu.V. Kopaev, Yu.G. Sadof’ev, M.L. Skorikov, Multiperiodic structure for unipolar fountain laser, Quantum Electronics  40(8),  685 – 690  (2010).