Флуктуационная проводимость в сверхпроводящем соединении Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy

Abstract

Проведено исследование влияния частичного замещения Bi на Pb на механизм избыточной проводимости в поликристаллах Bi–Sr–Ca–Cu–O. Установлено, что частичное замещение Bi на Pb приводит к повышению критической температуры образца Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy (В2) по сравнению с Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox (В1) (соответственно Тс (В2) = 100,09 К и Тс (В1) = 90,5 К). При этом удельное сопротивление ρ образца В2 в нормальной фазе по сравнению с В1 уменьшается почти в 1,5 раза. Механизм образования избыточной проводимости в купратных ВТСП Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox и Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy рассмотрен в рамках модели локальных пар с учетом теории Асламазова–Ларкина вблизи Тс. Определена температура Т0 перехода от 2D флуктуационной области к 3D области (т.е. температура 2D–3D кроссовера). Рассчитаны значения длины когерентности ξс(0) вдоль оси с флуктуационных куперовских пар. Показано, что частичное замещение Bi на Pb в системе Bi–Sr–Ca–Cu–O приводит к уменьшению ξс(0) в 1,3 раза (соответственно 4,205 и 3,254 Å), а также к сужению как области существования псевдощели, так и области сверхпроводящих флуктуаций вблизи Тс. Определены температурная зависимость псевдощели Δ*(Т) и значения Δ*(Тс), а также оценены температуры Тm, отвечающие максимуму температурной зависимости псевдощели в этих материалах. Максимальные значения величины псевдощели в образцах В1 и В2 составляют соответственно 61,06 и 38,18 мэВ.

Проведено дослідження впливу часткового заміщення Bi на Pb на механізм надлишкової провідності в полікристалах Bi–Sr–Ca–Cu–O. Встановлено, що часткове заміщення Bi на Pb призводить до підвищення критичної температури зразка Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy (В2) в порівнянні з Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox (В1) (відповідно Тс (В2) = 100,09 К і Тс (В1) = 90,5 К). При цьому питомий опір ρ зразка В2 в нормальній фазі в порівнянні з В1 зменшується майже в 1,5 рази. Механізм утворення надлишкової провідності в купратних ВТНП Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox та Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy був розглянутий в рамках моделі локальних пар з урахуванням теорії Асламазова–Ларкіна поблизу Тс. Визначено температуру Т0 переходу від 2D флуктуаційної області до 3D області (тобто температура 2D–3D кросовера). Розраховано значення довжини когерентності ξс(0) уздовж осі с флуктуаційних куперівських пар. Показано, що часткове заміщення Bi на Pb в системі Bi–Sr–Ca–Cu–O призводить до зменшення ξс(0) в 1,3 рази (відповідно 4,205 та 3,254 Å), а також до звуження як області існування псевдощілини, так і області надпровідних флуктуацій поблизу Тс. Визначено температурну залежність псевдощілини Δ*(Т) і значення Δ*(Тс), а також оцінено температури Тm, що відповідають максимуму температурної залежності псевдощілини в цих матеріалах. Максимальні значення величини псевдощілини в зразках В1 та В2 складають відповідно 61,06 та 38,18 меВ.

A study of how the partial substitution of Bi with Pb impacts the mechanism of excess conductivity in a Bi-Sr-Ca-Cu-O system. It is found that such a substitution leads to an increase in the critical temperature of the Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy(B2) sample, in comparison to Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox (B1) [Tc (B2) = 100.09 K and Tc (B1) = 90.5 K, respectively]. At the same time, the resistivity ρ of the sample B2 in the normal phase decreases by almost 1.5 times in comparison to B1. The mechanism responsible for the generation of excess conductivity in cuprate HTSCs Bi₂Sr₂Ca₂Cu₂Ox and Bi₁,₇Pb₀,₃Sr₂Ca₂Cu₃Oy is examined using the local pair model with consideration of the Aslamazov-Larkin theory, near Tc. The temperature T0 of the transition from the 2D fluctuation region to the 3D (i.e., the temperature of the 2D-3D crossover), is also determined. The coherence length ξc(0) along the c axis of fluctuation Cooper pairs is calculated. It is shown that the partial substitution of Bi with Pb in the Bi-Sr-Ca-Cu-O system leads to a decrease in ξc(0) by a factor of 1.3 (4.205 and 3.254 Å, respectively), and that there is a narrowing of both the region of pseudogap existence and the region of superconducting fluctuations near Tc. The temperature dependence of the pseudogap Δ*(T) and the value Δ*(Tc) are determined, and the temperatures Tm, which correspond to the maximum of the pseudogap as a function of temperature in these materials, are estimated. The pseudogap maxima in samples B1 and B2 are found to be 61.06 and 38.18 meV, respectively.