Корреляционное перераспределение спектров оптической проводимости ВТСП: вклад межзонных возбуждений в формирование металлического состояния La₂₋xSrxCuO₄ и YBa₂Cu₃O₆₊x

Abstract

Предложена феноменологическая модель пpеобpазования межзонной проводимости, обусловленной переходами электронов через оптическую (диэлектрическую) щель `hwg, во внутризонную проводимость дырочных носителей в высокотемпературных сверхпроводниках при их химическом допировании. Взаимосвязь межзонной и внутризонной компонент проводимости анализируется в терминах спектральных функций N(ω)∼∫σ(ω)dω для интегральной проводимости нормальной фазы. Выделены две группы сосуществующих носителей p- и d-типа с разной степенью связи с межзонными переходами. Интегральная проводимость узкозонных d-носителей определяется межзонными возбуждениями со щелевым затуханием Г-wg. Интегральная проводимость широкозонных p-носителей не связана с межзонными возбуждениями и определяется стандартным друдевским спектром. Проведено сравнение полученных спектральных функций с опубликованными данными для La₂₋xSrxCuO₄ и YBa₂Cu₃O₆₊x в области допирования от начала металлизации и до потери сверхпроводимости. Хорошее согласие с экспериментом позволяет сделать следующие выводы: на стадии допирования с повышением температуры сверхпроводящего перехода интегральная внутризонная проводимость опpеделяется преимущественно d-компонентой, в которую "перекачиваются" межзонные возбуждения; достаточно одной из плоскостей CuO₂ или CuOx перейти в преимущественно p-металлическое состояние, как возникает некоррелированный металл с потерей сверхпроводимости.

Запропоновано феноменологічну модель переходу частини міжзонної провідності, яка обумовлена переходами електронів через оптичну (діелектричну) щілину `hwg , до внутрішньозонної провідності діркових носіїв у високотемпературних надпровідниках під час їх хімічного допування. Взаємозв’язок межзонної і внутрішньозонної компонент провідності проаналізовано в термінах спектральних функцій N(ω)∼∫σ(ω)dω для інтегральної провідності нормальної фази. Відокремлено дві групи співіснуючих носіїв р- і d-типа з різною мірою зв’язку з міжзонними переходами. Інтегральна провідність вузькозонних d-носіїв визначається міжзонними збудженнями із щілинним затуханням Γ∝ωg . Інтегральна провідність широкозонних р-носіїв не пов’язана з міжзонними збудженнями і визначається стандартним друдевським спектром. Проведено порівняння спектральних функцій з літературними даними для La₂₋xSrxCuO₄ и YBa₂Cu₃O₆₊x в області допування від початку металізації і до утрати надпровідності. Добра згода з експериментом дозволяє зробити такі висновки: на стадії допування при підвищенні температури надпровідного переходу інтегральна внутрішньозонна провідність диктується переважно d-компонентою, в яку здійснюється «перекачування» міжзонних збуджень; достатньо одній з площин CuO₂ або Сії О. перейти в переважно р-металевий стан, як виникає некорельований метал з утратою надпровідності.

A phenomenological model is proposed for the transformation of interband conductivity caused by electron transitions through the optical (dielectric) gap ℏωg into the intraband conductivity of hole carriers in high-temperature superconductors under chemical doping. The interrelation between the interband and intraband conductivity components is analyzed in terms of the spectral function N(ω)∼∫σ(ω)dω for integral conductivity of the normal phase. Two groups of coexisting charge carries of the p- and d-types with different relations with interband transitions are singled out. The integral conductivity of narrow-band d-carriers is determined by interband excitations with the gap attenuation Γ∝ωg. The integral conductivity of wide-band p-carriers is not connected with interband excitations and is determined by the standard Drude spectrum. The obtained spectral functions are compared with the available data for La₂₋xSrxCuO₄ and YBa₂Cu₃O₆₊x in the doping range from the beginning of metallization up to loss of superconductivity. The good agreement with the experimental data leads to the following conclusions: (i) the integral interband conductivity at the doping stage with increasing temperature of superconducting transition is mainly determined by the d-component to which interband excitations are “pumped;” (ii) as soon as one of the planes CuO₂ or CuOx goes over to a predominantly p-metal state, a noncorrelated metal with loss of superconductivity is formed.