Сотношение горькова и рассеяние электронов в двузонном сверхпроводнике MgB2

, 1, А. В. ВАРЛАШКИН

Физический институт им. Российской академии наук, Москва

1Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Сотношение Горькова и Рассеяние

электронов в двузонном сверхпроводнике MgB2

Для двущелевого сверхпроводника MgB2 получено соотношение между верхним критическим магнитным полем Hc2, остаточным удельным сопротивлением и параметрами двузонной электронной структуры. Оценены длины свободного пробега электронов p- и s- зоны при различном типе дефектов.

Взаимосвязь верхнего критического магнитного поля Hc2 и удельного сопротивления rn сверхпроводника 2 рода определяется зависимостью этих характеристик от длины свободного пробега электронов и электронных параметров [1]. Вблизи критической температуры Tc наклон H'c2 температурной зависимости Hc2 и rn связаны обобщенным соотношением Горькова

H'c2-H'oc2µN(0)(1+l)rn, (1)

справедливым от чистого до грязного предела [2]. Здесь H'oc2 отвечает чистому пределу и определяется средним по поверхности Ферми (ПФ) квадратом скорости Ферми <v2>, N(0) - плотность электронных состояний на уровне Ферми, l - константа связи, rn - вблизи перехода.

В двущелевом сверхпроводнике MgB2 связь Hc2 и rn должна быть более сложной, поскольку Hc2 вблизи Tc определяется электронами s- зоны, а проводимость - электронами обеих зон [3,4]. К тому же длины свободного пробега электронов lp и ls в p и s зонах могут различаться. В данной работе исследуется соотношение Hc2 и rn в этом случае.

Величина Hc2 определяется параметрами ПФ s-электронов [3], зависимость Hc2 от ls - функцией Горькова [1], проводимость в плоскостях ab - суммой вкладов от двух параллельных проводников, один с ПФ s-электронов, другой с ПФ p-электронов [3]. В результате, для H||c получено соотношение, аналогичное (1):

H'c2-H'oc2µNs(0)(1+ls)(1+spslp¤ls)rn, (2)

где H'oc2µTc(1+ls)2/<v2sab>, sps - отношение параметров N(0)<v2ab>/<vab> для p и s электронов. Поскольку эти параметры MgB2 известны из зонных расчетов [3], измерив H'c2 и rn, из (2) можно оценить lp¤ls, а также lp и ls.

а б Рис. 1. Критическая температура Tc (а) и наклон H'c2 (H||c) (б) в зависимости от удельного сопротивления rn монокристаллов MgB2 [6-8](□,◊,Ñ) и Mg(B1‑xCx)2 [6,7] (■,♦). Показаны расчетные зависимости, полученные из (2) при различных lp¤ls.

ls»xsH'oc2/(H'c2_H'oc2) [5], (3)

где xs»100Å определяется по H'oc2

Рассеяние электронов в зонах MgB2 должно зависеть от типа дефектов. Допирование углеродом подавляет Tc [6,7], повышая H'c2 диборида магния (рис. 1а, б). Оценка из (3) показала снижение ls от 600Å в чистых монокристаллах до величин менее 10 Å в Mg(B1-xCx)2 при x~0.1. Как видно при сравнении эксперимента с расчетными зависимостями, lp¤ls в (MgB1‑xCx)2 может достигать 4/1 (рис. 1б). В чистых образцах lp¤ls~1 [9]. Таким образом, примесь углерода эффективнее влияет на рассеяние электронов s-зоны.

Снижение Tc образцов MgB2 с остаточными примесями и дефектами, в отличие от образцов с углеродом, может оставаться небольшим при росте rn на два порядка и повышении Hc2 на порядок [11]. При этом проявляется тенденция снижения lp¤ls до 1/5. Так что такие дефекты, мало влияющие на Tc, эффективнее повышают рассеяние электронов p-зоны.

Работа поддержана РФФИ (№), Минобрнауки и РАН.

Список литературы

1. // ЖЭТФ. 1959. Т.37. С.1407.

2. A. I. Golovashkin, N. P. Shabanova. //Physica C. 1991. V.185-189. P.2709.

3. I. I. Mazin, V. P. Antropov // Physica C. 2003. V.385. Р.49.

4. A. A. Golubov, A. E. Koshelev. //Phys. Rev. B. 2003. V.68. Р.104503.

5. N. P. Shabanova et al. //Czech. J. Phys. 1996. V.46. Р.853.

6. Т. Masui et al. //Phys. Rev. В. 2004. V.70. Р.024504.

7. M. S. Park et al. //J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V.19. Р. 242201.

8. Yu. Eltsev et al. //Phys. Rev. B. 2002. V.66. P.180504.

9. A. Carrington et al. //Phys. Rev. Lett. 2003. V.91. Р.037003.

10. и др. //Краткие сообщения по физике. 2007. № 3. С.41.