О страйповом механизме отражений электрона и дырки от границы нормальный металл-недостаточно допированный высокотемпературный сверхпроводник

Abstract

При T < Tc исследован процесс отражений электрона и дырки от границы нормальный металл недостаточно допированный высокотемпературный сверхпроводник (НД ВТСП), наблюдаемых Г. Дойтсчером и др. на точечном N/S контакте. В дополнение к известному механизму отражений на сверхпроводящем потенциале, развитому Андреевым, де Женном и Сент-Джеймсом для контакта металл низкотемпературный сверхпроводник, предложен страйповый механизм отражений, приводящий к полному циклу с двумя отражениями электрона и дырки от внешней границы нормального металла. Показано, что к таким отражениям приводят ионы меди в страйпах CuO₂ - плоскости в точечном контакте: ионы меди в D-страйпах поглощают и испускают в металл только электроны, а в U-страйпах только дырки. При T < Tc на расстоянии от границы металл НД ВТСП, равном длине когерентности, в D- и U-страйпах N/S контакта должны наблюдаться локальные флуктуации антиферромагнитного (АФМ) упорядочения ионов меди: при поглощении электрона локальный АФМ порядок в страйпах N/S контакта восстанавливается, при поглощении дырки нарушается. Уход электронов и дырок из страйпов CuO₂ -плоскости НД ВТСП в нормальный металл свидетельствует о несовместимости этих носителей заряда с локальным АФМ упорядочением двухвалентных ионов меди в CuO₂ - плоскости.

При T < Tc досліджено процес відбиттів електрона та дірки від межі нормальний метал недостатньо допований високотемпературний надпровідник (НД ВТНП), які спостережено Г. Дойтсчером та ін. на крапковому N/S контакті. На додаток до відомого механізму відбиттів на надпровідному потенц іалі, розвиненому Андрієвим, де Женном та Сент-Джеймсом для контакту метал низькотемпературний надпровідник, запропоновано страйповий механізм відбиттів, що призводить до повного циклу із двома відбиттями електрона й дірки від зовнішньої границі нормального металу. Показано, що до таких відбиттів призводять іони міді у страйпах CuO₂-площини у точковому контакті: іони міді в D-страйпах поглинають і випромінюють у метал тільки електрони, а в U-страйпах тільки дірки. При T < Tc на відстані від границі метал НД ВТНП, що дорівнюється довжині когерентності, у D- та U-страйпах N/S контакту повинні спостерігатися локальні флуктуації антиферомагнітного (АФМ) упорядкування іонів міді: при поглинанні електрона локальний АФМ порядок у страйпах N/S контакту відновлюється, при поглинанні дірки порушується. Відхід електронів і дірок зі страйпів CuO₂-площини НД ВТНП у нормальний метал свідчить про несумісність цих носіїв заряду з локальним АФМ упорядкуванням двовалентних іонів міді в CuO₂-площині.

Electron and hole reflections from normal metal (N)–underdoped high-Tc cuprates (UD HTS) interface were studied at T < Tc . These reflections were first observed by G. Deutscher at al. for N–S point contact. In addition to the known Andreev-de Gennes-Saint James mechanism of reflections on superconducting potential, a stripe mechanism of reflections is discussed here. It is shown that for a point contact the copper ions in D-stripes of the CuO₂ plane absorb and emit only electrons, and the copper ions in U-stripes absorb and emit only holes. At T < Tc in D- and U-stripes local fluctuations of antiferromagnetic (AFM) order are observed at a distance from the interface which is equal the coherence length: the local AFM order is restored with electron absorption and it is broken with hole absorption. Escape of electrons and holes from the stripes of CuO₂ plane to N metal suggests that these charge carriers are incompatible with the local AFM ordering of bivalent copper ions in CuO₂ planes.