Основные результаты, полученные на УНУ "Экстрим"

2014-2015

Разработан способ и впервые осуществлены измерения 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.  Y. Tupikov, A.Yu.Kuntsevich, V.M.Pudalov, I.S.Burmistrov, Письма в ЖЭТФ 101, 131 (2015).

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, Лондоновская глубина проникновения, и низкотемпературная теплоемкости. Установлено, что введениеS 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.

Phys. Rev. B 91, 165109 (2015).

2013

Путем тонкой регулировки гидростатическим давлением электронного спектра обнаружено новое состояние электронов в компенсированном полуметалле HgTe с сильным взаимодействием – экситонный изолятор, предсказанный  теоретически около 50 лет назад.

1. 1.      Metal-insulator transition in a HgTe quantum well under hydrostatic pressure, E.B. Olshanetsky, Z.D. Kvon, Ya.A. Gerasimenko, V.A. Prudkoglyad, V.M.Pudalov, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, Pis’ma v ZHETF 98(12) 947-951 (2013). [JETP Lett. 98(12), (2013)].
2. 2.      Electron-electron interaction correction and magnetoresistance in tilted fields in Si-based two-dimensional systems, A. Yu. Kuntsevich, L. A. Morgun, and V. M. Pudalov, Phys. Rev. B 87, 205406 (2013)

2013

Изучено сосуществование фазы волны спиновой плотности и сверхпроводимости  в квазиодномерном соединении (TMSTF)2ClO4 при контролируемом варьировании беспорядка. Обнаружены эффекты гистерезиса и предыстории в транспорте, усиления сверхпроводящего критического поля и пространственной анизотропии сверхпроводящего состояния. Установлено, что управляющим параметром диаграммы сосуществования двух фаз является димеризационная щель, варьируемая изменением беспорядка

1. Role of anion ordering in the coexistence of spin-density-wave and superconductivity in (TMTSF)2ClO4,Ya.A. Gerasimenko, V.A. Prudkoglyad, A. V. Kornilov, S.V. Sanduleanu, J. S. Qualls, V.M. Pudalov, Письма в ЖЭТФ 97(7), 485 – 490  (2013).

2013

Впервые в России синтезированы монокристаллы новых сверхпроводящих соединений на основе железа BaFe_2-xNi_xAs₂. Изучены  процессы пиннинга, критические токи и измерены критические поля в монокристаллах. 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.

1. Bulk magnetization and strong intrinsic pinning in Ni-doped BaFe _2As_2 single crystals, K. S. Pervakov, V.A. Vlasenko, E. P. Khlybov, A. Zaleski, V.M. Pudalov, and Yu. F. Eltsev Supercond. Sci. Technol. 26 (2013) 015008.

2010-2012

Впервые измерены термодинамическая спиновая намагниченности на 1 электрон, а также энтропия на 1 электрон в коррелированной электронной Ферми жидкости. В термодинамических измерениях спиновой намагниченности двумерной электронной системы в кремнии в режиме низкой плотности электронов обнаружено спонтанное возникновение спин-поляризованных мезоскопических “капель” – наномагнитов с большим спином. 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.

1. N. Teneh, A. Yu. Kuntsevich, V. M. Pudalov, and M. Reznikov, Spin-droplet state of interacting 2D electron system, Phys. Rev. Lett.,  109, 226403 (2012).
2. M. Reznikov, A. Yu. Kuntsevich, N. Teneh, V. M. Pudalov, Thermodynamic magnetization of two-dimensional electron gas measured over wide range of densities, ПисьмавЖЭТФ, 92(7), 518-522 (2010)

2011-2013

Измерены энергетические щели в спектре различных высокотемпературных сверхпроводников на основе железа составов R-1111 (R= Gd, Sm, Ce, La), LiFeAs, Ba(K)Fe₂As₂, Ba(Fe(Ni))₂As₂ и установлено существование в них двухзонной сверхпроводимости.

1. Спектроскопия многократных андреевских отражений сверхпроводящего LiFeAs: анизотропия параметров порядка и их температурное поведение, С.А.Кузьмичев, Т.Е.Кузьмичева, А.И.Болталин, И.В.Морозов, Письма в ЖЭТФ 98(11), 816-825 2013)

1.Experimental study of intrinsic multiple Andreev reflections effect in GdO(F)FeAs superconductor array junctions, T.E. Kuzmicheva, S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, Ya.G. Ponomarev, S.N. Tchesnokov, V.M. Pudalov, K.S. Pervakov, A.V. Sadakov, A.S. Usoltsev, E.P. Khlybov, and L.F. Kulikova, Eur.Phys. Lett. 102, 67006 (2013). doi: 10.1209/0295-5075/102/67006. [arXiv:1302.5326;

1. Multigap Superconductivity in GdFeAsO0.88 Evidenced by SnS-Andreev Spectroscopy, T.E. Shanygina,· S.A. Kuzmichev, M.G. Mikheev, Y.G. Ponomarev, S.N. Tchesnokov, ·Y.F. Eltsev,· V.M. Pudalov, A.V. Sadakov, A.S. Usol’tsev, J. Supercond. Nov. Magn. 26, 2661 -2665 (2013). DOI 10.1007/s10948-013-2155-y
2. Multiple Andreev Reflections Spectroscopy of Two-Gap 1111- and 11 Fe-Based Superconductors, Y.G. Ponomarev, S.A. Kuzmichev, T.E. Kuzmicheva, M.G. Mikheev, M.V. Sudakova, S.N. Tchesnokov, O.S. Volkova, A.N. Vasiliev, ·V.M. Pudalov, A.V. Sadakov, A.S. Usol’tsev, T. Wolf, E.P. Khlybov, L.F. Kulikova, J. Supercond. Nov. Magn. DOI 10.1007/s10948-013-2264-7
3. Study of the Two-Gap Superconductivity in GdO(F)FeAs by ScS-Andreev Spectroscopy, 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, and L.F. Kulikova, J. of Physics: Conf. Ser. 391 (2012) 012138  doi:10.1088/1742-6596/391/1/012138
4. S.A. Kuzmichev, T.E. Shanygina, I.V. Morozov, A.I. Boltalin, M.V. Roslova, S. Wurmehl, B. Büchner, Investigation of LiFeAs by means of “Break-junction” Technique, Письма в ЖЭТФ 95, 604-610 (2012).
5. S.A. Kuzmichev, T.E. Shanygina, S.N. Tchesnokov, S.I. Krasnosvobodtsev,  Temperature dependence of superconducting gaps in Mg1−xAlxB2 system investigated by SnS-Andreev spectroscopy Sol.State Commun., v.152 (2), 119-122 (2012).
6. 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)
7. 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).

2011

Изучен транспорт заряда в высококачественных кристаллах  Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x при температурах ниже Tc. В магнитных полях  B||c данные хорошо описываются моделью “вихревого стекла”. Из проведенного анализа уточнено положение границы плавления для кристалла Bi-2223. Плотность критического тока J_c для кристаллов Bi-2223 близка к значениям J_c для Bi-2223 лент, что указывает на роль собственных пиннинговых свойств Bi-2223 как фактора принципиально ограничивающего J_c в Bi-2223 проводниках

1. 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)

2009

Впервые в России синтезирован новый высокотемпературный сверхпроводник на основе арсенида железа GdFeAsO(F)  с критической температурой около 53К, обладающий чрезвычайно высоким значением критического магнитного поля (~200Тл).

1. E.P.Khlybov, O.E.Omelyanovsky, A.Zaleski, A.Sadakov, D.R.Gizatulin, L.F.Kulikova, I.E.Kostyleva, V.M.Pudalov, Magnetic and Superconducting Properties of   FeAs-based High-Tc Superconductors with Gd, Письма в ЖЭТФ 90(5), 429 (2009).

2001-2008

Разработан новый метод исследования спиновых и орбитальных свойств электронов двумерной системы. Для осуществления независимого контроля  зеемановской энергии спинов и циклотронной энергии орбитального движения электронов, использованы два скрещенных сверхпроводяших соленоида, вставленных один внутрь другого.

Впервые проведено прямое измерение спиновой восприимчивости электронов проводимости в двумерном слое на интерфейсе Si/SiO₂ в широком диапазоне плотностей (1-50)´10¹¹см^-2. Выявлен сильный рост восприимчивости (до 8 раз)  при уменьшении плотности электронов,  свидетельствующий о ферромагнитном характере межэлектронного взаимодействия. В том же широком интервале плотностей, впервые проведено измерение перенормированной взаимодействием эффективной электронной массы; выявлено ее возрастание до 3 раз при понижении плотности. Сопоставление перенормированных значений массы и восприимчивости позволило определить g-фактор Ланде.

Полученные данные кардинально изменяют сложившуюся точку зрения о невозможности металлического состояния в двумерной системе. Благодаря сильным межэлектронным корреляциям основное состояние двумерной системы электронов становится “металлическим”, и возникает квантовый фазовый переход металл-диэлектрик.

1. N.N. Klimov, D.A. Knyazev, O.E. Omel'yanovskii, V.M. Pudalov, H. Kojima, M.E. Gershenson, Interaction Effects in Conductivity of a Two-Valley Electron System in High-Mobility Si Inversion Layers, Phys.Rev. B 78, 195308 (2008)
2. M. E. Gershenson, V. M. Pudalov, H. Kojima, G. Brunthaler, A. Printz, and G. Bauer, "Crossed magnetic field technique for studying spin and orbital properties of 2d electrons in the dilute regime", Physica E 12, 585, 2002.
3. V.M. Pudalov, M.Gershenson, H.Kojima, N. Busch, E.M. Dizhur,  "Low-Density Spin Susceptibility and Effective Mass of Mobile Electrons in Si Inversion Layers", Phys. Rev. Lett. 88, 196404 (2002).
4. V.M. Pudalov, M. Gershenson, H. Kojima, N. Busch,  E.M. Dizhur, G. Brunthaler, A.Prinz, and G.Bauer, Phys. Rev. Lett. 89, 219702 (2002).

2007

Впервые измерена скорость междолинных переходов в двумерной двухдолинной системе электронов в структуре металл-диэлектрик-полупроводник на поверхности (001) кремния. Установлено, что переходы являются упругими и их скорость не зависит от температуры, а механизм переходов связан с рассеянием на поверхности раздела Si/SiO2.

1. A.Yu.Kuntsevich, N.N.Klimov, S.A.Tarasenko, N.S.Averkiev, V.M.Pudalov, H.Kojima, and M.E.Gershenson, Intervalley scattering and weak localization in Si-based two-dimensional structures, Phys. Rev. B 75, 195330 (2007)

2006-2008

Обнаружено, что квазиодномерном кристалле (TMTSF)2PF6, в спин-упорядоченных состояниях, которые ранее считались щелевыми фазами, на уровне Ферми возникают резонансные уровни энергии, которым отвечают замкнутые квазидвумерные орбиты, обеспечивающие при конечной температуре металлическую проводимость. Установлено что двумерные орбиты лежат в базисной плоскости a-b и их размер не зависит от температуры. Квантование в магнитном поле замкнутых 2D орбит является причиной осцилляций магнитосопротивления в 1D системах; эти осцилляции наблюдаются в спин-упорядоченных фазах и отсутствуют в металлических фазах. Установлено, что осциляции существуют не только в основной SDW фазе c N=0, но также и в других, более высокого порядка (N>0), фазах индуцированной полем SDW. На монокристаллах (TMTSF)2X (X=PF6, AsF6) проведены измерения ЯМР на ⁷⁷Se при высоком давлении. Обнаружено расщепление линии ЯМР при переходе в состояние волны спиновой плотности, связанное с периодической модуляцией внутреннего поля на позициях ядер ⁷⁷Se. 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.

1. A.V.Kornilov, V.M.Pudalov, Magnetic Field-Induced Spin-Density-Wave and Spin-Density-Wave Phases in (TMTSF)2PF6, Chapter in: The Physics of Organic Superconductors and Conductos, ed. by A.G. Lebed (Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 2008)pp.487-527. ISBN 978-3-540-76667-4
2. V. Kornilov, V. M. Pudalov, A.-K. Klehe, A. Ardavan, and J. S. Qualls, On the Existence of Rapid Oscillations in Various Phases of Quasi-One-Dimensional (TMTSF)2PF6, Письма в ЖЭТФ , 84(11),744 (2006).
3. A.V. Kornilov, V.M.Pudalov, A.K.Klehe, A.Ardavan, J.S.Qualls, J.Singleton, Rapid Oscillations in (TMTSF)2PF6 , J. Low Temp. Phys. 142(3/4), 305 (2006).
4. A.V.Kornilov, V.M.Pudalov, A.-K.Klehe, A.Ardavan, J.S.Qualls, J.Singleton, Origin of rapid oscillations in low-dimensional (TMTSF)2PF6, Phys. Rev. B, 76(4), 045109 (2007).
5. A.V.Kornilov, V.M.Pudalov, K.Ishida, T.Mito, J.S.Qualls, Existence of quasi two-dimensional closed orbits and delocalized carriers in the spin-ordered state of one-dimensional (TMTSF)2PF6, Письма в ЖЭТФ 86(10), 775 (2007).

2006-2007

Рассмотрен механизм допирования в «электронных» ВТСП, предполагающий локализацию допированных носителей в окрестности ионов допантов. Показано, что в такой системе переход диэлектрик-металл при допировании проходит через диапазон концентраций, где становятся возможными двухэлектронные переходы из кислородной подзоны на пары соседних ионов Cu в CuO2 плоскости, в то время, как одноэлектронные переходы еще запрещены. Показано, что в ВТСП и с «электронным» типом допирования в области концентраций, соответствующих сверхпроводящей фазе, носителями тока в нормальном состоянии являются дырки.

1. O. Ivanenko, K. Mitsen. The origin of hole carriers in HTSC. Physica C, 460-462, 1092 (2007).
2. O. Ivanenko, K. Mitsen. Microstructural model of La2–xSrxCuO4 and the nature of the “1/8” anomaly. Physica C, 460-462, 1004 (2007).
3. K. Mitsen, O. Ivanenko. The common origin of the pseudogap- and 60 K-phases in YBCO, Physica C, 460-462, 1094 (2007).
4. K. Mitsen, O. Ivanenko. Incommensurate spin modulation in La2 xSrxCuO4 as a consequence of doped hole ordering, Physica C, 460-462, 1167 (2007).
5. Misen K., Ivanenko O., Possible origin of incommensurate spin textures in HTSC. Eur. Phys. J. B  55, 1-5 (2006).

2003-2009

Обнаружено, что в квазиодномерных органических кристаллах (TMTSF)2PF6 вблизи границы между фазами волны спиновой плотности, металла и сверхпроводника спонтанно возникает стационарное неоднородное состояние с пространственным разделением различных фаз, а проводимость демонстрирует эффекты “истории” и гистерезиса. Однородное состояние восстанавливается при удалении от фазовой границы путем изменения магнитного поля, температуры или давления.

1. Ya.A.Gerasimenko, V.A.Prudkoglyad, A.V.Kornilov, V.M.Pudalov, V.N.Zverev,  A.K.Klehe, J.S.Qualls, Anisotropy of the Spin Density Wave Onset for (TMTSF)2PF6 in Magnetic Field, Phys. Rev. B 80, 184417  (2009).
2. A.V. Kornilov, V.M. Pudalov, Y. Kitaoka, K. Ishida, G.-q. Zheng, T. Mito, and J.S. Qualls, Macroscopically Inhomogeneous State at the Border between the Superconducting, Antiferromagnetic, and Metallic Phases in Quasi One-Dimensional  (TMTSF)2PF6, Phys. Rev. B 69, 224404 (2004).
3. A.V. Kornilov, V.M. Pudalov, Magnetic Field-Induced Spin-Density-Wave and Spin-Density-Wave Phases in (TMTSF)2PF6, in: The Physics of Organic Superconductors and Conductos, A.G. Lebed Ed. (Springer-Verlag, 2008).
4. V. Kornilov, V. M. Pudalov, Y. Kitaoka, K. Ishida, G.-q. Zheng, T.Mito, and J. S. Qualls, Coexistence of Antiferromagnetic and Paramagnetic Electronic Phases in Quasi-One-Dimensional (TMTSF)2PF6, JETP Letters, 78, 21 (2003). [Pis'ma v ZhETF, 78(1), 26 (2003)].
5. V. Kornilov, V. M. Pudalov, A.-K. Klehe, A. Ardavan, J. S. Qualls, and J. Singleton, Origin of rapid oscillations in low-dimensional (TMTSF)2PF6, Phys. Rev. B, 76(4), 045109 (2007).