ИСТИНА

Изучение феномена многощелевой сверхпроводимости и свойств железосодержащих пниктидов – одни из фундаментальных задач физики низких температур, завоевавшие неподдельный интерес исследователей. Целью данного проекта является синтез и комплексное изучение сверхпроводящих оксипниктидов (т.н. системы 1111). Описание сверхпроводящих свойств высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), к которым можно причислить и пниктиды, сильно зависит от определения основного параметра – энергетической щели. Здесь применение техники создания симметричных контактов на микротрещине («break-junction») имеет неоспоримые преимущества перед традиционными поверхностными методами. Используемая нами спектроскопия (внутренних) многократных андреевских отражений (на SnS-контактах) позволяет напрямую (без необходимости фитинга dI/dV-зависимостей с использованием подгоночных параметров) и с достаточно высокой точностью определять величины сверхпроводящих щелей и их количество при любых температурах вплоть до Тс, определять значения характеристического отношения БКШ в зависимости от степени допирования и Тс, а также косвенно исследовать симметрию параметров порядка. Благодаря оптимизированному процессу синтеза возможно добиться большей однородности образцов, что позволит с высокой степенью точности получать эти важнейшие фундаментальные результаты. Прецизионная запись спектров динамической проводимости реализована с помощью уникальной экспериментальной установки (одной из немногих подобных в мире), что обеспечивает как достоверность экспериментальных данных, так и высокое их качество, которое соответствует показателям мирового уровня или превосходит их.

Проведено исследование транспортных и сверхпроводящих свойств высокотемпературных оксипниктидов (т.н. системы 1111) GdO(F)FeAs (оптимально допированных, с критическими температурами Тс = 48–53 K), Sm(Th)OFeAs (c различными концентрациями тория и диапазоном Тс = 37–52 K), CeO(F)FeAs (оптимально допированных, Тс ~ 41 K) и LaO(F)FeAs c Тс = 21–29 K. Методами андреевской спектроскопии контактов сверхпроводник – нормальный металл – сверхпроводник (SnS), установлено, что в этих материалах реализуется двухщелевая сверхпроводимость; определены величины большой и малой сверхпроводящих щелей при Т = 4.2 K и их характеристических отношений. Обнаружен скейлинг обеих щелей и Тс в диапазоне 21 K < Tc < 53 K, а также слабая анизотропия параметра порядка Delta_L, 20-30%. На стопочных контактах типа S-n-S-n-…-S в соединениях 1111 нами впервые наблюдался эффект внутренних многократных андреевских отражений. Получены температурные зависимости обеих сверхпроводящих щелей Delta_L,S(T) (для образцов с различной степенью допирования с Тс в интервале 21-50 К), особенности которых описываются эффектом близости в k-пространстве между двумя сверхпроводящими конденсатами. Проведен фитинг этих зависимостей в рамках двухщелевой модели Москаленко и Сула, определены относительные значения констант электрон-бозонного взаимодействия и отношение плотностей состояний двух зон в интервале Тс = 21–50 K. Характеристическое отношение для большой щели во всех исследованных материалах практически не меняется в зависимости от Тс и в среднем составляет 5.1, что превышает БКШ-предел слабой связи и является следствием сильного электрон-бозонного взаимодействия в "ведущем" конденсате с большой щелью. Сделан вывод о том, что именно сильное внутризонное взаимодействие играет основную роль в сверхпроводимости оксипниктидов, при этом между собой конденсаты взаимодействуют слабо. По данным фитинга зависимостей Delta_L,S(T) для гипотетического случая отсутствия межзонного взаимодействия (V_12 = 0) были оценены "собственное" характеристическое отношение для зон с малой щелью; оказалось, что оно находится в диапазоне 3.5-4.5. Показано, что вариации состава спейсеров (оксидов редкоземельных металлов) семейства 1111 влияют только на плотность состояний на уровне Ферми (что, в свою очередь, влечет за собой изменение большой щели и Тс), а механизм сверхпроводимости в этих материалах остается неизменным в широком диапазоне Тс.