Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика

Исследованы особенности псевдощелевого состояния в допированных слоистых купратных антиферромагнетиках (АФ) и недостаточно допированных ВТСП. Показано, что переход в псевдощелевое состояние является размерным кроссовером от трехмерного к двумерному движению зарядов в медь-кислородных плоскостях, кот...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2003
1. Verfasser:	Cергеева, Г.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2003
Schriftenreihe:	Физика низких температур
Schlagworte:	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130046
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика / Г.Г. Cергеева // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 11. — С. 1181-1188. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-130046
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1300462018-02-06T03:02:53Z Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика Cергеева, Г.Г. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Исследованы особенности псевдощелевого состояния в допированных слоистых купратных антиферромагнетиках (АФ) и недостаточно допированных ВТСП. Показано, что переход в псевдощелевое состояние является размерным кроссовером от трехмерного к двумерному движению зарядов в медь-кислородных плоскостях, который приводит к сосуществованию легких носителей заряда и ян-теллеровских поляронов, а также к развитию сильных локальных корреляций, характерных для двумерного допированного диэлектрика Мотта-Хаббарда. В допированном АФ в результате d-волнового спаривания легких носителей заряда и ян-теллеровских поляронов происходит образование магнитных и бозонных кластеров, т.е. появляется существенная неоднородность медь-кислородных плоскостей. Установлено, что при понижении температуры изменение свойств допированного слоистого купратного антиферромагнитного диэлектрика, а также металлического и сверхпроводящего состояний недостаточно допированных ВТСП связано с неоднократной динамической редукцией их размерности. Предложена модель фазовой диаграммы в зависимости от температуры и концентрации допирования. The features of the pseudogap state in doped layered cuprate antiferromagnets and underdoped high-Tc superconductors (HTSCs) are investigated. It is shown that the transition to the pseudogap state is a dimensional crossover from three-dimensional motion to two-dimensional motion of charges in the copper–oxygen planes, which leads to the coexistence of light charge carriers and Jahn–Teller polarons and to the development of strong local correlations, as are characteristic for two-dimensional doped Mott–Hubbard insulators. In a doped antiferromagnet the d-wave pairing of light charge carriers and Jahn–Teller polarons leads to the formation of magnetic and bosonic clusters, i.e., substantial inhomogeneity of the copper–oxygen planes arises. It is found that the change in the properties of a doped layered cuprate antiferromagnetic insulator and in the metallic and superconducting states of an underdoped HTSC with decreasing temperature is due to a repeated dynamic reduction of their dimensionality. A model phase diagram in terms of the temperature and dopant concentration is proposed. 2003 Article Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика / Г.Г. Cергеева // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 11. — С. 1181-1188. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.40.+k, 74.72.-h http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130046 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
spellingShingle	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Cергеева, Г.Г. Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика Физика низких температур
description	Исследованы особенности псевдощелевого состояния в допированных слоистых купратных антиферромагнетиках (АФ) и недостаточно допированных ВТСП. Показано, что переход в псевдощелевое состояние является размерным кроссовером от трехмерного к двумерному движению зарядов в медь-кислородных плоскостях, который приводит к сосуществованию легких носителей заряда и ян-теллеровских поляронов, а также к развитию сильных локальных корреляций, характерных для двумерного допированного диэлектрика Мотта-Хаббарда. В допированном АФ в результате d-волнового спаривания легких носителей заряда и ян-теллеровских поляронов происходит образование магнитных и бозонных кластеров, т.е. появляется существенная неоднородность медь-кислородных плоскостей. Установлено, что при понижении температуры изменение свойств допированного слоистого купратного антиферромагнитного диэлектрика, а также металлического и сверхпроводящего состояний недостаточно допированных ВТСП связано с неоднократной динамической редукцией их размерности. Предложена модель фазовой диаграммы в зависимости от температуры и концентрации допирования.
format	Article
author	Cергеева, Г.Г.
author_facet	Cергеева, Г.Г.
author_sort	Cергеева, Г.Г.
title	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
title_short	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
title_full	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
title_fullStr	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
title_full_unstemmed	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
title_sort	неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130046
citation_txt	Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика / Г.Г. Cергеева // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 11. — С. 1181-1188. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT cergeevagg neodnorodnostʹpsevdoŝelevogosostoâniâdopirovannogosloistogokupratnogoantiferromagnetika
first_indexed	2025-07-09T12:45:24Z
last_indexed	2025-07-09T12:45:24Z
_version_	1837173441922334720
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11, ñ. 1181–1188 Íåîäíîðîäíîñòü ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ äîïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà Ã.Ã. Cåðãååâà Íàöèîíàëüíûé íàó÷íûé öåíòð «Õàðüêîâñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò» óë. Àêàäåìè÷åñêàÿ, 1, ã. Õàðüêîâ, 61108, Óêðàèíà E-mail: gsergeeva@kipt.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 18 àïðåëÿ 2003 ã. Èññëåäîâàíû îñîáåííîñòè ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ â äîïèðîâàííûõ ñëîèñòûõ êóïðàòíûõ àíòèôåððîìàãíåòèêàõ (ÀÔ) è íåäîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïåðåõîä â ïñåâäîùåëåâîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ðàçìåðíûì êðîññîâåðîì îò òðåõìåðíîãî ê äâóìåðíîìó äâè- æåíèþ çàðÿäîâ â ìåäü-êèñëîðîäíûõ ïëîñêîñòÿõ, êîòîðûé ïðèâîäèò ê ñîñóùåñòâîâàíèþ ëåãêèõ íîñèòåëåé çàðÿäà è ÿí-òåëëåðîâñêèõ ïîëÿðîíîâ, à òàêæå ê ðàçâèòèþ ñèëüíûõ ëîêàëüíûõ êîð- ðåëÿöèé, õàðàêòåðíûõ äëÿ äâóìåðíîãî äîïèðîâàííîãî äèýëåêòðèêà Ìîòòà—Õàááàðäà. Â äîïè- ðîâàííîì ÀÔ â ðåçóëüòàòå d-âîëíîâîãî ñïàðèâàíèÿ ëåãêèõ íîñèòåëåé çàðÿäà è ÿí-òåëëåðîâ- ñêèõ ïîëÿðîíîâ ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ìàãíèòíûõ è áîçîííûõ êëàñòåðîâ, ò.å. ïîÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííàÿ íåîäíîðîäíîñòü ìåäü-êèñëîðîäíûõ ïëîñêîñòåé. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ïîíèæå- íèè òåìïåðàòóðû èçìåíåíèå ñâîéñòâ äîïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíèòíî- ãî äèýëåêòðèêà, à òàêæå ìåòàëëè÷åñêîãî è ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèé íåäîñòàòî÷íî äîïèðî- âàííûõ ÂÒÑÏ ñâÿçàíî ñ íåîäíîêðàòíîé äèíàìè÷åñêîé ðåäóêöèåé èõ ðàçìåðíîñòè. Ïðåäëîæåíà ìîäåëü ôàçîâîé äèàãðàììû â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè äîïèðîâàíèÿ. Äîñë³äæåíî îñîáëèâîñò³ ïñåâäîù³ëèííîãî ñòàíó ó äîïîâàíèõ øàðóâàòèõ êóïðàòíèõ àíòèôå- ðîìàãíåòèêàõ (ÀÔ) òà íåäîñòàòíüî äîïîâàíèõ ÂÒÍÏ. Ïîêàçàíî, ùî ïåðåõ³ä äî ïñåâäîù³ëèííî- ãî ñòàíó º ðîçì³ðíèì êðîñîâåðîì â³ä òðèâèì³ðíîãî äî äâîâèì³ðíîãî ðóõó çàðÿä³â ó ì³äü-ê³ñíå- âèõ ïëîùèíàõ, ÿêèé ïðèçâîäèòü äî ñï³â³ñíóâàííÿ ëåãêèõ íîñ³¿â çàðÿäó ³ ÿí-òåëëºð³âñüêèõ ïîëÿðîí³â, à òàêîæ äî ðîçâèòêó ñèëüíèõ ëîêàëüíèõ êîðåëÿö³é, õàðàêòåðíèõ äëÿ äâîâèì³ðíîãî äîïîâàíîãî ä³åëåêòðèêà Ìîòòà—Õàááàðäà. Ó äîïîâàíîìó ÀÔ âíàñë³äîê d-õâèëüîâîãî ñïàðþ- âàííÿ ëåãêèõ íîñ³¿â çàðÿäó ³ ÿí-òåëëºð³âñüêèõ ïîëÿðîí³â â³äáóâàºòüñÿ óòâîðåííÿ ìàãí³òíèõ ³ áîçîííèõ êëàñòåð³â, òîáòî âèíèêàº ñóòòºâà íåîäíîð³äí³ñòü ì³äü-ê³ñíåâèõ ïëîùèí. Óñòàíîâëå- íî, ùî ïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè çì³íà âëàñòèâîñòåé äîïîâàíîãî øàðóâàòîãî êóïðàòíîãî àíòè- ôåðîìàãí³òíîãî ä³åëåêòðèêà, à òàêîæ ìåòàëåâîãî òà íàäïðîâ³äíîãî ñòàí³â íåäîñòàòíüî äîïîâà- íèõ ÂÒÍÏ ïîâ’ÿçàíî ³ç íåîäíîðàçîâîþ äèíàì³÷íîþ ðåäóêö³ºþ ¿õ ðîçì³ðíîñò³. Çàïðîïîíîâàíî ìîäåëü ôàçîâî¿ ä³àãðàìè â çàëåæíîñò³ â³ä òåìïåðàòóðè òà êîíöåíòðàö³¿ äîïóâàííÿ. PACS: 74.40.+k, 74.72.–h 1. Ââåäåíèå Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñòàëî î÷åâèäíûì, ÷òî ïîíèìà- íèå ïðèðîäû ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ íåäîñòàòî÷- íî äîïèðîâàííûõ êóïðàòíûõ ÂÒÑÏ áóäåò êëþ÷îì ê ïðîáëåìå âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñâåðõïðîâîäèìî- ñòè. Îñíîâàíèåì äëÿ ýòîãî ñëóæèò íàáëþäåíèå èç- ìåíåíèé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ïðè T T� * è ôîðìè- ðîâàíèÿ ïðè Tc êîãåðåíòíîãî ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ ïðàêòè÷åñêè ïðè ïîñòîÿííîé ïëîòíîñòè, à òàêæå ñâèäåòåëüñòâà ðàçâèòèÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé ïðè T T Tc * � � (çäåñü T(�) — òåìïå- ðàòóðà ïåðåõîäà â ïñåâäîùåëåâîå ñîñòîÿíèå, çàâèñÿ- ùàÿ îò êîíöåíòðàöèè äîïèðîâàíèÿ �). Èçìåðåíèÿ îïòè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè [1–3] è ñïèíîâîé âîñïðè- èì÷èâîñòè ïðè T T Tc � � [4] ïîçâîëèëè ñäåëàòü âûâîä î ñîñóùåñòâîâàíèè òÿæåëûõ (ìàëûõ ïîëÿðî- © Ã.Ã. Cåðãååâà, 2003 íîâ) è ëåãêèõ íîñèòåëåé çàðÿäà (äûðîê è ýëåê- òðîíîâ, ñ ó÷åòîì õàðàêòåðíîãî äëÿ äîïèðîâàííûõ àíòèôåððîìàãíåòèêîâ íåñòèíãà äûðî÷íûõ è ýëåê- òðîííûõ ó÷àñòêîâ ïîâåðõíîñòè Ôåðìè). Ïðè äîïèðîâàíèè êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòè- êà ýôôåêò ßíà—Òåëëåðà ïðèâîäèò ê çàìåíå ÷èñòî ýëåêòðîííîãî âûðîæäåíèÿ áîëåå ñëîæíûì êîëåáà- òåëüíûì âûðîæäåíèåì âñåãî êîìïëåêñà âîêðóã èîíà Cu2� , ò.å. ê ñèëüíûì ÿí-òåëëåðîâñêèì èñêàæåíèÿì. Â íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîêàçàíî, ÷òî ïåðåõîä äîïèðî- âàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà â ïñåâäîùåëåâîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ðàçìåðíûì êðîññîâåðîì îò òðåõìåðíîãî ê äâóìåðíîìó äâèæå- íèþ çàðÿäîâ â ìåäü-êèñëîðîäíûõ (CuO2) ïëîñêî- ñòÿõ. Ïðè T T� * äëÿ òàêîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà èìåííî äâóìåðíîñòü îòâåòñòâåííà çà âàæíóþ ðîëü ÿí-òåëëåðîâñêèõ (ßÒ) èñêàæåíèé, êîòîðûå ïðè- âîäÿò ê îáðàçîâàíèþ ßÒ ïîëÿðîíîâ, ÿâëÿþùèõñÿ îäíîâðåìåííî è «òÿæåëûìè» íîñèòåëÿìè çàðÿäà, è íîñèòåëÿìè àíòèôåððîìàãíèòíûõ ñâîéñòâ CuO2- ïëîñêîñòåé. Ïðè ýòîì ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåííûì ó÷åò ñèëüíûõ ëîêàëüíûõ êîððåëÿöèé, õàðàêòåðíûõ äëÿ äâóìåðíîãî äîïèðîâàííîãî äèýëåêòðèêà [5]. Ðàññìîòðåíà âîçìîæíîñòü îáðàçîâàíèÿ ïðè T T� * ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿ- äà êàê â äîïèðîâàííîì àíòèôåððîìàãíèòíîì (ÀÔÌ) äèýëåêòðèêå, òàê è â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿ- íèè äîïèðîâàííîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà (ÀÔ). Ýòî ïðèâîäèò ê ëîêàëüíîìó óïîðÿäî÷åíèþ ñïèíîâ äû- ðîê è ñïèíîâ ìåäè â CuO2-ïëîñêîñòÿõ è ê îáðàçîâà- íèþ ìàãíèòíûõ è áîçîííûõ êëàñòåðîâ. Ìàãíèòíûå êëàñòåðû, îáðàçîâàííûå ïàðàìè ßÒ ïîëÿðîí—ýëåê- òðîí â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ, — ýòî îáëàñòè ñ ëîêàëüíûì ÀÔÌ óïîðÿäî÷åíèåì. Çàðÿä òàêîãî êëà- ñòåðà ðàâåí íóëþ, à ñóììàðíûé ñïèí ðàâåí åäèíèöå èëè íóëþ. Â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàí- íîãî ÀÔ ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îáðàçóþòñÿ ïàðû ßÒ ïîëÿðîí—äûðêà ñ çàðÿäîì 2e è ñóììàð- íûì ñïèíîì, ðàâíûì íóëþ, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê áî- çîííûì êëàñòåðàì è ðàçâèòèþ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé. 2. Ðàçìåðíûé êðîññîâåð äâèæåíèÿ çàðÿäà Äëÿ äîïèðîâàííûõ ÀÔÌ äèýëåêòðèêîâ è íåäîñ- òàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ ïðè k T t T /tB c ab� 2( ) íåêîããåðåíòíûé ïåðåíîñ çàðÿäà âäîëü îñè ñ ïðîèñ- õîäèò çà ñ÷åò òåïëîâûõ ôëóêòóàöèé (tc è tab — âå- ðîÿòíîñòè òóííåëèðîâàíèÿ çàðÿäà âäîëü îñè ñ è â CuO2-ïëîñêîñòè). Ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû òåïëîâûå ôëóêòóàöèè îãðàíè÷èâàþò òóííåëèðîâà- íèå çàðÿäà âäîëü îñè ñ, è ïëîòíîñòü íîñèòåëåé çàðÿ- äà â ïëîñêîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê íåýê- ðàíèðîâàííîìó êóëîíîâñêîìó äàëüíîäåéñòâèþ, õàðàêòåðíîìó äëÿ äâóìåðíîãî äîïèðîâàííîãî äè- ýëåêòðèêà Ìîòòà, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî äâèæåíèå çàðÿäà âäîëü îñè ñ êîíòðîëèðóåòñÿ êîîïåðàòèâíûì äâèæåíèåì çàðÿäîâ â ïëîñêîñòè [5,6]. Ïðè ýòîì âå- ðîÿòíîñòü òóííåëèðîâàíèÿ tc ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû òåï- ëîâûõ ôëóêòóàöèé óæå íåäîñòàòî÷íî äëÿ ïåðåíîñà çàðÿäà âäîëü îñè ñ, òàê ÷òî ïðè k T t T /tB c ab * ( )� 2 ïðîèñõîäèò ðàçìåðíûé êðîññîâåð îò òðåõìåðíîãî äâèæåíèÿ çàðÿäà ê äâóìåðíîìó, ò.å. ïåðåõîä â ïñåâ- äîùåëåâîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì äèíàìè- ÷åñêîé ðåäóêöèè ðàçìåðíîñòè äâèæåíèÿ çàðÿäà [7]. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïñåâäîùåëü ÿâëÿ- åòñÿ àíàëîãîì äèíàìè÷åñêîé êóëîíîâñêîé ùåëè [5]. Äâóìåðíûé õàðàêòåð äâèæåíèÿ çàðÿäà ïðè T T� ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó èçìåíåíèþ ñî- ñòîÿíèé äûðî÷íûõ êâàçè÷àñòèö, âçàèìîäåéñòâóþ- ùèõ ñ ßÒ ôîíîííûìè ìîäàìè — ê ïîÿâëåíèþ êâà- çèëîêàëüíûõ è ëîêàëüíûõ ñîñòîÿíèé äûðîê 1182 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 Ã.Ã. Cåðãååâà j–1 j+1j i–1 i i+1 mi,j– 1 Ðèñ. 1. ßÒ èñêàæåíèÿ ïîçèöèé èîíîâ êèñëîðîäà (�) â ìåäü-êèñëîðîäíîé ïëîñêîñòè âîêðóã ÷åòûðåõ áëèæàé- øèõ èîíîâ ìåäè (�), ñîçäàâàåìûå ßÒ ôîíîííîé ìîäîé Q2 êîëåáàíèé èîíîâ O2� êèñëîðîäíîãî êîìïëåêñà äâóõ ñîñåäíèõ èîíîâ ìåäè ñ îáùèì èîíîì êèñëîðîäà â óçëå mi j, �1 (i è j — íîìåðà ðÿäîâ è ñòîëáöîâ ñ èîíàìè O2�). Â ðàáîòå [T.D. Stanesky and P. Phillips, Phys. Rev. Lett. 91, 017002/1–4 (2003)] ïîêàçàíî, ÷òî ïñåâäîùåëåâîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ïðîÿâëåíèåì êîíå÷íîñòè ôàçîâîãî ïðîñòðàíñòâà, â êîòîðîì âàæåí ó÷åò ñèëüíûõ êîððåëÿöèé íà ñîñåäíèõ óçëàõ. íåçàâèñèìî îò ïîòåíöèàëà âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðè âçàèìîäåéñòâèÿõ äûðî÷íûõ âîçáóæäåíèé ñ ßÒ ìî- äàìè Q4 è Q5 îáðàçóþòñÿ ëîêàëüíûå ñîñòîÿíèÿ — òðåõñïèíîâûå ïîëÿðîíû ñî ñïèíîì 1/2 è ïàðàë- ëåëüíûìè ñïèíàìè Cu2+, öåïî÷êè êîòîðûõ îáðàçó- þò óçêèå ñòðàéïû â CuO2-ïëîñêîñòÿõ [7,8]. Âçàè- ìîäåéñòâèå äûðêè ñ ßÒ ìîäîé Q2 êîëåáàíèé ñåìè èîíîâ êèñëîðîäà, îêðóæàþùèõ äâà ñîñåäíèõ èîíà ìåäè ñ îáùèì èîíîì êèñëîðîäà â óçëå mi j, �1 (i è j — íîìåðà ðÿäîâ è ñòîëáöîâ ñ èîíàìè O2–, ðèñ.1), ïðè- âîäèò ê êâàçèëîêàëüíîìó ñîñòîÿíèþ äûðêè, ò.å. ê ßÒ ïîëÿðîíó ñ ñóììàðíûì ñïèíîì 1/2 ([7] è ññûë- êè òàì). ßÒ ïîëÿðîí ÿâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî è íîñè- òåëåì çàðÿäà, è íîñèòåëåì ÀÔÌ ñâîéñòâ ïëîñêîñòè, ò.å. òÿæåëûì íîñèòåëåì çàðÿäà ñ ÀÔÌ êîðîì. Ýòî äûðêà, êîòîðàÿ ñ ìàëûì çàòóõàíèåì ïåðåìåùàåòñÿ â CuO2-ïëîñêîñòè ïî áëèæàéøèì ê óçëó mi j, �1 êè- ñëîðîäíûì êîìïëåêñàì äâóõ èîíîâ ìåäè ñ ÿí-òåëëå- ðîâñêèì èñêàæåíèåì Q2 ìîäîé ïîçèöèé èîíîâ O2–, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò, íàïðèìåð, ïåðåìåùåíèÿì ßÒ ïî- ëÿðîíà ïî óçëàì m m m mi j i j i j i j, , , ,� � � �� 1 1 1 1 (ðèñ. 1). Êàê âèäíî íà ðèñ. 1, òîëüêî äëÿ 12 èîíîâ êèñëîðîäà íà ãðàíèöàõ îáëàñòè âîêðóã ÷åòûðåõ èî- íîâ ìåäè, èç êîòîðûõ îäèí äâóõâàëåíòûé, ïîçèöèè ïî÷òè íå èñêàæåíû Q2 ìîäîé. Ïðè ìàëûõ � �� cr (�cr — ìàêñèìàëüíîå äîïèðîâàíèå, íå ðàçðóøàþùåå ÀÔÌ ñîñòîÿíèå, ðèñ. 2) è T T TDXY2 � � , ãäå T DXY2 — òåìïåðàòóðà äâóìåðíîãî XY óïîðÿäî÷å- íèÿ, ÷èñëî íîñèòåëåé çàðÿäà ìàëî, è ïîäâèæíîñòü ßÒ ïîëÿðîíîâ íåâåëèêà. Â äîïèðîâàííûõ ÀÔ äëÿ çàêîíîâ äèñïåðñèè äû- ðîê è ýëåêòðîíîâ õàðàêòåðåí íåñòèíã, ïðè êîòîðîì ïîâåðõíîñòü Ôåðìè ñîñòîèò èç ýëåêòðîííûõ è äû- ðî÷íûõ ó÷àñòêîâ, ïî÷òè ñîâïàäàþùèõ ïðè òðàíñëÿ- öèè â íåêîòîðûõ íàïðàâëåíèÿõ íà âîëíîâîé âåêòîð ÀÔÌ ÿ÷åéêè Q (Q = K/2, ãäå K — âåêòîð îáðàò- íîé ðåøåòêè êðèñòàëëà). Ó÷åò ñóùåñòâîâàíèÿ ýëåê- òðîíîâ (ëåãêèõ íîñèòåëåé çàðÿäà èç îáëàñòè íåñòèí- ãà øèðèíîé Q) îñîáåííî âàæåí äëÿ ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ äîïèðîâàííîãî ÀÔÌ äèýëåêòðèêà, êîãäà ïî÷òè âñå äûðêè ñòàíîâÿòñÿ ïîëÿðîíàìè, ò.å. òÿæå- ëûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà. Ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåí- òðàöèè äîïèðîâàíèÿ, êîãäà íà îäèí è òîò æå èîí ïå- ðåõîäíîãî ìåòàëëà ïðèõîäèòñÿ áîëüøå îäíîãî íîñèòåëÿ çàðÿäà, äîïèðîâàííûé ÀÔÌ äèýëåêòðèê (íàïðèìåð, WO3–x [9]) ïåðåõîäèò â ìåòàëëè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ñ òÿæåëûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà (ßÒ ïîëÿ- ðîíàìè) è ëåãêèìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà (äûðêàìè è ýëåêòðîíàìè èç îáëàñòè íåñòèíãà). Óáåäèòåëüíûì ñâèäåòåëüñòâîì òîãî, ÷òî òÿæåëûå íîñèòåëè çàðÿäà ïðè T T� èìåþò ìàãíèòíóþ ïðèðîäó êàê â ÀÔÌ äèýëåêòðèêå, òàê è ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè, ÿâè- ëîñü íàáëþäåíèå äóáëåòíîé ñòðóêòóðû äâóõìàãíîí- íîé ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â ìåòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ YBCO, ãäå ïåðâàÿ êîìïîíåíòà äóáëåòà èäåíòè÷íà ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ â ÀÔÌ äèýëåêòðèêå [10]. Ïðè ýòîì âîçíèêàåò ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü îáðà- çîâàíèÿ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà êàê â äîïèðîâàííîì ÀÔÌ äèýëåêòðèêå ïðè � � �cr � � sc, òàê è â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè ïðè � � �sc � � opt . Çäåñü � sc — ìèíèìàëüíàÿ êîíöåíòðà- öèÿ äîïèðîâàíèÿ, ïðè êîòîðîé íàáëþäàåòñÿ ïåðå- õîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, �opt — êîíöåí- òðàöèÿ îïòèìàëüíîãî äîïèðîâàíèÿ ÂÒÑÏ (ðèñ. 2). Íåîäíîðîäíîñòü ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ äîïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 1183 500 300 200 100 70 50 30 20 10 T , K 1 2 3 4 5 6 T2DXY T T * * TN ( )�1 Tg 3D 2D 2+3, 3D Tcr Tf TBKT T2D T3D T ( )c 1� T ( )g 1� �cr �sc �1 �opt � Ðèñ. 2. Ìîäåëü ôàçîâîé äèàãðàììû äîïèðîâàííûõ ñëîè- ñòûõ ÀÔ è ÂÒÑÏ â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè �. Ìàêñèìàëüíîå äîïèðîâàíèå, íå ðàçðóøàþùåå ÀÔÌ ñî- ñòîÿíèå, �cr; ìèíèìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ, ïðè êîòîðîé íàáëþäàåòñÿ ïåðåõîä â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, � sc; êîíöåíòðàöèÿ îïòèìàëüíîãî äîïèðîâàíèÿ ÂÒÑÏ — �opt. TN — òåìïåðàòóðà Íååëÿ äëÿ ÀÔÌ ñîñòîÿíèÿ (îáëàñòü 1);. T DXY2 — òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà èç ìàãíèòî-íåóïî- ðÿäî÷åííîé îáëàñòè 6 ê äâóìåðíîìó ìàãíèòíîìó XY óïîðÿäî÷åíèþ ñïèíîâ ìåäè (îáëàñòü 4); Tf — òåìïåðà- òóðà ëîêàëüíîãî óïîðÿäî÷åíèÿ ñïèíîâ äûðîê è ñïèíîâ ìåäè â CuO2-ïëîñêîñòè (îáëàñòè 2, 5); Tg — òåìïåðà- òóðà ïåðåõîäà â òðåõìåðíîå ñîñòîÿíèå êëàñòåðíîãî ñïè- íîâîãî ñòåêëà (îáëàñòü 2 — â äîïèðîâàííîì ÀÔÌ äè- ýëåêòðèêå, è îáëàñòü 2 + 3 — â òðåõìåðíîì ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè); T* — òåìïåðàòóðà ïåðå- õîäà â ïñåâäîùåëåâîå ñîñòîÿíèå (îáëàñòü 5); Tc — òåì- ïåðàòóðà ïåðåõîäà â òðåõìåðíîå ñâåðõïðîâîäÿùåå ñî- ñòîÿíèå (îáëàñòè 3D è 2 + 3); TBKT — òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà â äâóìåðíîå ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå Áåðå- çèíñêîãî—Êîñòåðëèöà—Òàóëåññà (îáëàñòü 2D). Äëÿ ÂÒÑÏ ñ êîíöåíòðàöèåé äîïèðîâàíèÿ � � �sc � � opt ïðè òåìïåðàòóðå Tcr ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—äûðêà, T D2 è T D3 — òåìïåðàòóðû ïåðåõî- äà ê 2D è 3D ñâåðõïðîâîäÿùèì ôëóêòóàöèÿì. 3. Îáðàçîâàíèå ïàð òÿæåëûé—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà â CuO2-ïëîñêîñòÿõ Äëÿ íåäîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ ñîñóùå- ñòâîâàíèå ïðè T T Tc * � � òÿæåëûõ è ëåãêèõ íîñèòå- ëåé çàðÿäà ñòèìóëèðîâàëî èíòåðåñ ê èçó÷åíèþ âîç- ìîæíîñòè èõ ñïàðèâàíèÿ, íî ìåõàíèçì ïîäàâëåíèÿ îäíîóçåëüíîãî êóëîíîâñêîãî îòòàëêèâàíèÿ áûë íå- ÿñåí [11]. Âïåðâûå Êóäèíîâ [12] ïîêàçàë ïðèíöè- ïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü ïîäàâëåíèÿ îäíîóçåëüíîãî êóëîíîâñêîãî îòòàëêèâàíèÿ ïîëÿðîííûì ñäâèãîì ýíåðãèè ïðè ñïàðèâàíèè ïîëÿðîíà Æàíãà—Ðàéñà ñ äûðêîé. Ìîäåëü Êóäèíîâà ëåãêî îáîáùàåòñÿ äëÿ ßÒ ïîëÿðîíîâ, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ ëåãêèìè íîñè- òåëÿìè çàðÿäà, åñëè ïîñëå êàíîíè÷åñêîãî ïðåîáðà- çîâàíèÿ â ãàìèëüòîíèàíå ñîõðàíèòü âñå ïåðåíîðìè- ðîâàííûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó íîñèòåëÿìè çàðÿäà. Â äîïèðîâàííûõ ÀÔ ÷èñëî ßÒ ïîëÿðîíîâ n np h� (nh — ÷èñëî äûðîê), ïîýòîìó, èíòåðåñóÿñü âçàèìîäåéñòâèÿìè ßÒ ïîëÿðîíîâ ñ ëåãêèìè íîñèòå- ëÿìè çàðÿäà, íóæíî ó÷èòûâàòü êàê âêëàä äûðîê, òàê è âêëàä ýëåêòðîíîâ èç îáëàñòè íåñòèíãà. Êóëî- íîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó íîñèòåëÿìè çàðÿäà H A m m m m a a a ac m m m m m� � �( , , , ) , , ' ' '1 2 3 4 1 2 3 4 (1) ñ m m m m1 4 2 3� �, , íå ñâÿçàííîå ñ ðåàëüíûì ïåðå- íîñîì çàðÿäà ñî ñïèíîì ñ óçëà mi íà óçåë mj , íå ìåíÿåòñÿ ïîñëå êàíîíè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ U i x n p m m m� � exp \| \|,0 � ãäå x0 — êîîðäèíàòà èîíà êèñëîðîäà, îòíîñèòåëüíî êîòîðîé îí êîëåáëåòñÿ, è pm — åãî èìïóëüñ [12]. Çäåñü n a a b bm m m m m � �� , ~n d dm m m � � ñ îïå- ðàòîðàìè ðîæäåíèÿ ëåãêèõ è òÿæåëûõ íîñèòåëåé çàðÿäà íà óçëå m ñî ñïèíîì : am � — äûðêè, b ix p am m m � �� exp ( )0 — ßÒ ïîëÿðîíà è dm � — ýëåêòðîíà èç îáëàñòè íåñòèíãà. Ïðåäïîëàãàÿ îòñóò- ñòâèå ìàãíèòíîãî è çàðÿäîâîãî óïîðÿäî÷åíèÿ, â (1) ìîæíî ñîõðàíèòü îäíîóçåëüíûå ñëàãàåìûå ñ õàá- áàðäîâñêèì îòòàëêèâàíèåì Aph � 0 ìåæäó ßÒ ïîëÿ- ðîíàìè è äûðêàìè, è ñ ïðèòÿæåíèåì Ape � 0 ìåæäó ßÒ ïîëÿðîíàìè è ýëåêòðîíàìè èç îáëàñòè íåñòèíãà H A n n A n n nc m m m pe m m m m� � �� 2 2ph (~ ~ ). (2) Îáîáùåíèå ìîäåëè Êóäèíîâà [12] äëÿ ßÒ ïîëÿðî- íîâ ñî ñïèíîì ðàâíûì 1/2 â íèçøåì ïðèáëèæåíèè ïî âçàèìîäåéñòâèÿì J ìåæäó äûðêàìè è J1< J — ìåæäó äûðêàìè è ýëåêòðîíàìè èç îáëàñòè íåñòèíãà ïðèâîäèò ê ãàìèëüòîíèàíó H H� � �H V V1 , H H m g p m m pe m m m E A n n A n n n � � � � � � � � � [ ( ) (~ ~ )], , , 2 2 ph (3) V J a a a b V J m m g m g / m m g / m g � � � � � � � ( ),, , , , , � � � 1 2 1 1 1 2 , , . � �b dm m g (4) Çäåñü H H — ãàìèëüòîíèàí ñ ïðèòÿæåíèåì õàááàð- äîâñêîãî òèïà, Ep — ïîëÿðîííûé ñäâèã ýíåðãèè, ïðîïîðöèîíàëüíûé ýíåðãèè ßÒ ñòàáèëèçàöèè. Â (4) ó÷òåíà ïåðåíîðìèðîâêà � � �exp ( )E /p �� êàíî- íè÷åñêèì ïðåîáðàçîâàíèåì âçàèìîäåéñòâèÿ J ìåæ- äó äûðêàìè è ïåðåíîðìèðîâêà �1 2/ âçàèìîäåéñòâèé J1 ìåæäó ëåãêèìè è òÿæåëûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà (� — ÷àñòîòà ßÒ êîëåáàíèé èîíîâ êèñëîðîäà). Â (3) âèäíà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü îáðàçîâà- íèÿ ïàðû ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà, êî- òîðàÿ çàíèìàåò êîìïëåêñ ßÒ ïîëÿðîíà. Òî îáñòîÿ- òåëüñòâî, ÷òî ßÒ ïîëÿðîí ÿâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî è òÿæåëûì íîñèòåëåì çàðÿäà, è íîñèòåëåì ÀÔÌ ñâîéñòâ CuO2-ïëîñêîñòè, òðåáóåò îò ñèììåòðèè ïà- ðàìåòðà ïîðÿäêà ñïàðèâàíèÿ ñîâìåñòèìîñòè ñ ìàã- íåòèçìîì, ò.å. d-âîëíîâîé ñèììåòðèè. Îáðàçîâàíèå ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—äûðêà ïðîèñõîäèò òîëüêî â ñëó÷àå êîìïåíñàöèè êóëîíîâñêîãî îòòàë- êèâàíèÿ ïîëÿðîííûì ñäâèãîì \| \|E Ap � ph ïðè òåìïå- ðàòóðàõ T E Apcr ph( ) \| \|� � � � . Ïðè Ape � 0 òåìïåðà- òóðà Tf ( )� îáðàçîâàíèÿ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ýëåêòðîí çàâèñèò òîëüêî îò êîíöåíòðàöèè äîïèðîâàíèÿ �. Tf ( )� ìîæíî íàçâàòü òåìïåðàòóðîé ëîêàëüíîãî óïî- ðÿäî÷åíèÿ ñïèíîâ íîñèòåëåé çàðÿäà è ñïèíîâ ìåäè â CuO2-ïëîñêîñòè äîïèðîâàííîãî ÀÔ. Â ÀÔÌ ñî- ñòîÿíèè ïðè ìàëûõ êîíöåíòðàöèÿõ � �� cr ïðîöåññû óïîðÿäî÷åíèÿ ñïèíîâ äûðîê è ìåäè ïðîèñõîäÿò íå- çàâèñèìî — ñïèíû äûðîê óïîðÿäî÷èâàþòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå Tf ( )� , ñïèíû ìåäè — ïðè TN ( )� (ñì. ðèñ. 2). Ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè ïðè � �� cr ëîêàëü- íîå óïîðÿäî÷åíèå ñïèíîâ ïðèâîäèò ïðè T Tg� ( )� ê ïåðåõîäó â ñîñòîÿíèå òðåõìåðíîãî êëàñòåðíîãî ñïè- íîâîãî ñòåêëà [13]. Ïðè � � �cr � � sc â ïñåâäîùåëå- âîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàííîãî ÀÔÌ äèýëåêòðèêà ëîêàëüíîå óïîðÿäî÷åíèå ñïèíîâ íîñèòåëåé çàðÿäà è ìåäè ïðîèñõîäèò ïðè T � Tf ( )� � T(�) â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèÿ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ýëåêòðîí, ÷òî âûçû- âàåò óìåíüøåíèå ÷èñëà íîñèòåëåé çàðÿäà. Çàðÿä òà- êîé ïàðû ðàâåí íóëþ, à ñóììàðíûé ñïèí ðàâåí åäè- íèöå, åñëè ñïèíû ïîëÿðîíà è ýëåêòðîíà ïàðàëëåëüíû, èëè íóëþ äëÿ àíòèïàðàëëåëüíûõ ñïèíîâ. Â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàííîãî ÀÔ ïðè � � �sc � � opt , ïîìèìî ïàð ßÒ ïîëÿ- 1184 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 Ã.Ã. Cåðãååâà ðîí—ýëåêòðîí ïðè T T� cr ( )� îáðàçóþòñÿ òàêæå ïàðû ßÒ ïîëÿðîí—äûðêà (áîçîíû ñ çàðÿäîì 2å). 4. Âîëíîâûå ôóíêöèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ Âîëíîâûå ôóíêöèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ ðàñ- ñìàòðèâàåìîé ñèñòåìû íîñèòåëåé â CuO2 ïëîñêîñòè ïðè \| \|� � ��E A Jp / ph �1 2 è A Jpe /�� 1 1 2� ìîæíî èñ- êàòü â ÁÊØ ìîäåëè, ðàçáèâ ãàìèëüòîíèàí (3) íà äâå ÷àñòè H H H� �1 2, H 1 2� � � � � ( ) , , E A n n Vp m g m m ph , (5) H 2 12� � �� A n n n Vpe m m m m g (~ ~ ) , , , (6) ãäå â H 1 ó÷òåíû âçàèìîäåéñòâèÿ òîëüêî ìåæäó ßÒ ïîëÿðîíàìè è äûðêàìè, à â H 2 — ìåæäó ßÒ ïîëÿ- ðîíàìè è ýëåêòðîíàìè èç îáëàñòè íåñòèíãà. Â ïëîñêîñòè íåò äàëüíåãî ïîðÿäêà è â k-ïðî- ñòðàíñòâå îòñóòñòâóåò ôàçîâàÿ êîãåðåíòíîñòü, ïî- ýòîìó âîëíîâûå ôóíêöèè îñíîâíûõ ñîñòîÿíèé �ph ( )� ïàð ßÒ ïîëÿðîí—äûðêà ( ñ ðàâíûì íóëþ âîëíîâûì âåêòîðîì) è �pe Q( , )� ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ýëåêòðîí èç îáëàñòè íåñòèíãà (ñ âîëíî- âûì âåêòîðîì ïàðû ðàâíûì Q) çàâèñÿò îò âåùåñò- âåííîé ôóíêöèè �( )k � const �ph e( ) ( )( )� �� u v a bk k i k k k k 0 , (7) �pe k k i k k k Q/ k Q/ k Q u v d b b ( , ) ( (( ) , , � � � � � �� e 2 2 � �Q/2 0, ) , (8) ãäå âàðèàöèîííûå ïàðàìåòðû v uk k, è v uk k � �, ÿâëÿ- þòñÿ ïåðèîäè÷åñêèìè è àíàëèòè÷åñêèìè ôóíêöèÿ- ìè âîëíîâîãî âåêòîðà k. Ïîñëå ïåðåõîäà â (7), (8) ê ïðîèçâåäåíèþ ïî óçëàì ðåøåòêè �ph ( ) exp � ( ) , � ( ) ( )( , � � � � � � � � c R m R m S G a b m m G m G 1 1 1 1 0 1 2 � � � � �a b m G m, ) , (9) �pe m Q c R m( , ) exp � ( ) ,� � �2 2 0 (10) � ( ) ( )[( ) ( , , R m S G d b d b d b m G m G m G m m 2 2 1 2 � � � � � � � � � � � � � � � � m G m G m d b � � � � � �� , , )] . Çäåñü G — ïðîèçâîëüíûé âåêòîð ðåøåòêè â ìåäü- êèñëîðîäíîé ïëîñêîñòè, c c1 2, — ïðîèçâîëüíûå ïî- ñòîÿííûå, à ôóíêöèè S G v u i kk kk 1( ) ( ( )) ,� � exp kG � S G v u i / kk kk 2 2( ) [( ) ( )] ,� � � � � exp k Q G � (11) ïðè \| \|G � � óáûâàþò áûñòðåå ëþáîé ñòåïåíè \| \|G �1. Âêëàä â âîëíîâûå ôóíêöèè �ph ( )� è �pe Q( , )� (9), (10) ñîñòîÿíèé ñ \| \|G � � ýêñïîíåíöèàëüíî óáû- âàåò ñ õàðàêòåðíîé êîððåëëÿöèîííîé äëèíîé L v /kTF� �� cr 4RCu–O (vF — ñêîðîñòü íà ïîâåðõ- íîñòè Ôåðìè). Ôàçîâîé íåêîãåððåíòíîñòüþ â (11) ìîæíî ïðåíåáðå÷ü òîëüêî ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøèõ G k /k� �( ) , ïðè êîòîðûõ êëàñòåðû ñòàíîâÿòñÿ òðåõ- ìåðíûìè. Ó÷åò ôàçîâîé íåêîãåððåíòíîñòè â CuO2- ïëîñêîñòè ïðèâîäèò ê ôëóêòóàöèÿì ôàçû ñ ýíåð- ãèåé ìàñøòàáà � � �\| \|E Ap ph äëÿ ïàð ßÒ ïîëÿ- ðîí—äûðêà è �Ape äëÿ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ýëåêòðîí èç îáëàñòè íåñòèíãà, à òàêæå ê îáðàçîâàíèþ áîçîí- íûõ è ìàãíèòíûõ êëàñòåðîâ ïðè òåìïåðàòóðàõ T T E Ap� � ��cr ph( ) \| \|� è T T Af pe� �( )� ñîîòâåò- ñòâåííî. Îïåðàòîðû exp � ( )R1 m è exp � ( )R2 m , äåéñòâóÿ íà âàêóóì 0 , ïîðîæäàþò ðàçëè÷íûå êëàñòåðû, áîçîí- íûé è äâà ìàãíèòíûõ, ñ öåíòðàëüíûì èîíîì êèñëîðî- äà â óçëå m è ñ õàðàêòåðíîé äëèíîé L. Ñ áîçîííûìè êëàñòåðàìè, ê êîòîðûì ïðèâîäÿò ïàðû ßÒ ïîëÿ- ðîí—äûðêà, ñâÿçàíî ïîÿâëåíèå ïðè T T� cr ( )� íóëü- ìåðíûõ (0D) ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé. Ñ ìàã- íèòíûìè êëàñòåðàìè, ê êîòîðûì ïðèâîäÿò ïàðû ßÒ ïîëÿðîí—ýëåêòðîí, ñâÿçàíî ëîêàëüíîå óïîðÿäî÷åíèå ñïèíîâ íîñèòåëåé çàðÿäà è ñïèíîâ ìåäè â CuO2-ïëîñ- êîñòè. Ìèíèìàëüíûå ðàçìåðû ýòèõ êëàñòåðîâ îïðåäå- ëÿþòñÿ ðàçìåðàìè îáëàñòè ßÒ èñêàæåíèÿ, â ïðåäåëàõ êîòîðîé äåëîêàëèçîâàíà ïàðà ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà, ò.å. ïðèìåðíî ðàâíû 3–4 ïåðèîäàì ðåøåòêè CuO2-ïëîñêîñòè. Êàê âèäíî íà ðèñ. 1, ßÒ ôîíîííàÿ ìîäàQ2 âûçûâàåò ñóùåñòâåííûå èñêàæåíèÿ âñåõ 12 èîíîâ O 2– âîêðóã ÷åòûðåõ öåíòðàëüíûõ èî- íîâ ìåäè, îäèí èç êîòîðûõ äâóõâàëåíòíûé. Ýòî ïðè- âîäèò, íàïðèìåð, ê ïåðåìåùåíèÿì êàê ßÒ ïîëÿðîíà, òàê è ïàðû ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà ïî óçëàì m m m mi j i j i j i j, , , ,� � � �� 1 1 1 1 (ðèñ. 1). Ìàãíèòíûå êëàñòåðû ñ ñóììàðíûì ñïèíîì S = 0 — ýòî êëàñòåðû ñ ëîêàëüíûì ÀÔÌ ïîðÿäêîì. Ìàã- íèòíûå êëàñòåðû ñ S = 1 ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê âèõðåïîäîáíûå (ÂÏ) âîçáóæäåíèÿ ñ ÀÔÌ êîðîì. Ñóùåñòâåííî òî, ÷òî â ïñåâäîùåëåâîì ñîñòîÿíèè è êëàñòåðû ñ ëîêàëüíûì ÀÔÌ ïîðÿäêîì, è ÂÏ âîçáó- æäåíèÿ ñ ÀÔÌ êîðîì ïîÿâëÿþòñÿ â CuO2-ïëîñêî- ñòè ïðè � �� cr êàê â äîïèðîâàííîì ÀÔÌ äèý- Íåîäíîðîäíîñòü ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ äîïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 1185 ëåêòðèêå, òàê è â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàííîãî ÀÔ. Ìàãíèòíûå êëàñòåðû ñîñóùåñò- âóþò ñ áîçîííûìè êëàñòåðàìè â îáëàñòÿõ ñ äâóìåð- íûì õàðàêòåðîì ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé ïðè T T TD D3 2� � , ãäå T D3 — òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà ê òðåõìåðíûì ñâåðõïðîâîäÿùèì ôëóêòóàöèÿì. Â íå- äîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ, ó êîòîðûõ ÷èñëî ßÒ ïîëÿðîíîâ np áîëüøå ÷èñëà äûðîê nh , ÂÏ âîçáó- æäåíèÿ ñ ÀÔÌ êîðîì ìîãóò ñóùåñòâîâàòü òàêæå è ïðè T T Tg BKT� � , ãäå ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå èìååò äâóìåðíûé õàðàêòåð [14,15]. Çäåñü TBKT — òåìïåðàòóðà Áåðåçèíñêîãî—Êîñòåðëèöà—Òàóëåññà ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà â èçîëèðîâàííîé CuO2- ïëîñêîñòè (ðèñ. 2). Ñòðóêòóðà âîëíîâûõ ôóíêöèé �ph( )� è �pe ( , )� Q õàðàêòåðíà äëÿ ëîêàëèçàöèè Ìîòòà è, êàê áûëî ïî- êàçàíî Êóäèíîâûì, ïðèñóùà íå òîëüêî äèýëåêòðè- ÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ, íî è ñâåðõïðîâîäÿùåìó ñîñòîÿ- íèþ â ÁÊØ ìîäåëè [16]. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè T T� äâóìåðíîñòü äâèæåíèÿ çàðÿäà â CuO2-ïëîñ- êîñòÿõ ïðèâîäèò ê îòñóòñòâèþ êîíêóðåíöèè ìåæäó îáðàçîâàíèåì ëîêàëüíûõ ïàð íîñèòåëåé çàðÿäà è èõ äåëîêàëèçàöèåé íà êëàñòåðàõ. Ó÷àñòèå â îáðàçîâà- íèè ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîíîâ, êîòîðûå ÿâëÿþò- ñÿ îäíîâðåìåííî è òÿæåëûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà, è íîñèòåëÿìè ÀÔÌ ñâîéñòâ CuO2-ïëîñêîñòè, òðåáóåò îò ñèììåòðèè ïàðàìåòðà ïîðÿäêà ñïàðèâàíèÿ ñî- âìåñòèìîñòè ñ ìàãíåòèçìîì, ò.å. d-âîëíîâîé ñèììåò- ðèè êàê â ÀÔÌ äèýëåêòðèêå, òàê è â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàííîãî ÀÔ. Òàêèì îáðàçîì, â ïñåâäîùåëåâîì ñîñòîÿíèè äî- ïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî ÀÔ ïàðíûå êîð- ðåëÿöèè ñ d-âîëíîâîé ñèììåòðèåé ïàðàìåòðà ïî- ðÿäêà «âñòðîåíû» â CuO2-ïëîñêîñòü è ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì ñèëüíûõ ëîêàëüíûõ êîððåëÿöèé, õàðàê- òåðíûõ äëÿ äâóìåðíîãî äîïèðîâàííîãî äèýëåêòðèêà Ìîòòà—Õàááàðäà [5,16]. Ïåðâûå ñâèäåòåëüñòâà ñèëüíûõ ëîêàëüíûõ êîððåëÿöèé è ñóùåñòâîâàíèÿ äëÿ ÀÔÌ ùåëè äèñïåðñèè, ïîäîáíîé d-âîëíîâîé ìîäóëÿöèè, áûëè ïîëó÷åíû â ôîòîýìèññèîííûõ èñ- ñëåäîâàíèÿõ (ARPES) äèýëåêòðèêà Ca CuO Cl2 2 2 [17]. Â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñóììàðíûå ñïè- íû îòäåëüíûõ ÂÏ âîçáóæäåíèé íàïðàâëåíû õàîòè- ÷åñêè. Ïðè âîçäåéñòâèè ïîëÿ ñïèíû óïîðÿäî÷èâà- þòñÿ, è ÂÏ âîçáóæäåíèÿ ïðîÿâëÿþòñÿ â ýôôåêòå Íåðíñòà [18,19], à ïîñëå âûêëþ÷åíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ îíè ìîãóò ïðèâåñòè ê ñëàáîé îñòàòî÷íîé íàìàã- íè÷åííîñòè îáðàçöà â ïñåâäîùåëåâîì ñîñòîÿíèè [20,21]. Ïðè � � �cr opt� � ïëîñêîñòè CuO2 íàõîäÿò- ñÿ â íåîäíîðîäíîì ñîñòîÿíèè ñ ðàçëè÷íîé ëîêàëü- íîé ïëîòíîñòüþ ñîñòîÿíèé â áîçîííûõ è ìàãíèòíûõ êëàñòåðàõ. Ïðÿìîå ñâèäåòåëüñòâî ëîêàëüíîãî ñïàðè- âàíèÿ â ÂÒÑÏ ñ ðàçìåðàìè êëàñòåðîâ � 14 Å áûëî ïîëó÷åíî íåäàâíî ïðè èçìåðåíèÿõ ñêàíèðóþùèì òóííåëüíûì ìèêðîñêîïîì (STM) ëîêàëüíîé ïëîò- íîñòè ñîñòîÿíèé è ýíåðãèè ñâåðõïðîâîäÿùåé ùåëè â ñâåðõïðîâîäíèêå Bi Sr CaCu O2 2 2 8� x [22]. 5. Äèíàìè÷åñêàÿ ðåäóêöèÿ ðàçìåðíîñòè â ïñåâäîùåëåâîì è ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ Â ðàçäåëàõ 3, 4 ïîêàçàíî, ÷òî ðàçìåðíûé êðîññî- âåð ïðè T T� ïðèâîäèò ê óñòðàíåíèþ êîíêóðåíöèè ìåæäó îáðàçîâàíèåì ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿ- ðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà è èõ äåëîêàëèçàöèåé íà êëàñòåðàõ. Õàðàêòåðíàÿ êîððåëëÿöèîííàÿ äëèíà L áîçîííûõ êëàñòåðîâ (ò.å. 0D ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé) ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû óâåëè÷è- âàåòñÿ, òàê ÷òî ïðè òåìïåðàòóðå Tc < T < T TD2 � cr îíè íà÷èíàþò ïåðåêðûâàòüñÿ, è ïðîèñõîäèò ðàç- ìåðíûé êðîññîâåð îò 0D ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóê- òóàöèé ê äâóìåðíûì (2D). Êàê ïîêàçàíî â [6] ýòîò ïåðåõîä ïðèâîäèò ê òåìïåðàòóðíûì çàâèñèìîñòÿì äëèíû êîãåðåíòíîñòè â CuO2-ïëîñêîñòè � ab T( ) � � � ab BKT BKT /T T/T( )( )� �1 1 2 è âåðîÿòíîñòè òóííå- ëèðîâàíèÿ çàðÿäà âäîëü îñè ñ t T T T T Tc c BKT ab BKT BKT ( ) ( ) ( ) � � � � �� 2 2 1 , ãäå � c — äëèíà êîãåðåíòíîñòè âäîëü îñè ñ ïðè T = = TBKT. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû t Tc( ) óìåíü- øàåòñÿ è ïðè T D3 ïðîèñõîäèò ïåðåõîä ê òðåõìåð- íûì (3D) ôëóêòóàöèÿì. Ñâåðõïðîâîäÿùèé ïåðå- õîä ïðîèñõîäèò êàê äâóìåðíûé ñ îãðàíè÷åííîé îáëàñòüþ 3D ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé, à òåì- ïåðàòóðà ïåðåõîäà îïðåäåëÿåòñÿ íåðàâåíñòâîì Êàöà T /E t Tc F c c� ( ) [6,23]: T T E E T c BKT c F c F ab BKT � � � � � 2 2 2 , ãäå EF — ýíåðãèÿ Ôåðìè. Äåéñòâèòåëüíî, àíàëèç ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé ñîïðîòèâëåíèÿ âäîëü îñè ñ [6] â ìîíîêðèñòàëëå Bi-2212 ñ Tc � 80 Ê ïîêàçàë, ÷òî îáëàñòü 0D + 2D ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé ( )T T Dcr � �3 120 Ê, è îáëàñòü 3D ôëóêòóàöèé ( )T TD c3 10� � Ê. Ïðîâåäåííàÿ â [6] îöåíêà òåìïå- ðàòóðû TBKT � 56 Ê ñîãëàñóåòñÿ ñ óíèâåðñàëüíîé îöåíêîé îáëàñòè òðåõìåðíîñòè ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ ïðè T T Tc BKT� � � 0 7, Tc, ïîëó÷åííîé 1186 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 Ã.Ã. Cåðãååâà * Êðèòåðèè âîçáóæäåíèÿ òàêèõ âèõðåé è âîçìîæíîñòü èçó÷åíèÿ èõ ñ ïîìîùüþ ìåòîäà Æàâåðà îáñóæäàëèñü àâòîðîì ðàíåå [Chech. J. Phys. 46, Suppl. S3, 1667 (1996)]. èç ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñè- ìîñòè ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, èìåþùåé äëÿ íåäîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ ñ T Tc c� ,max óíèâåðñàëüíûé õàðàêòåð (ñì. ñîîòíîøå- íèå (7) è ðèñ. 1 â ðàáîòå [15]). Ïðè ýòîì ïåðåõîä ê 2D ñâåðõïðîâîäÿùåìó ñîñòîÿíèþ ïðè T TBKT� ïðîèñõîäèò ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû, êîãäà � c T( ) ñòàíîâèòñÿ ìåíüøå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó CuO2- ïëîñêîñòÿìè. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóð äèíà- ìè÷åñêàÿ ðåäóêöèÿ ðàçìåðíîñòè íåäîñòàòî÷íî äîïè- ðîâàííûõ ÂÒÑÏ ñ � � �sc � � opt ïðîèñõîäèò â ïñåâ- äîùåëåâîì ñîñòîÿíèè ïðè T,Tcr , T D2 è T D3 , à òàêæå íàáëþäàåòñÿ â ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè ïðè TBKT è Tg . Â äîïèðîâàííûõ ÀÔÌ äèýëåêòðèêàõ ñ � � �cr � � sc ðåäóêöèÿ ðàçìåðíîñòè ïðîèñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðàõ T è Tg . Ðåäóêöèÿ ðàçìåðíîñòè ïðîÿâ- ëÿåòñÿ â èçìåíåíèÿõ ñâîéñòâ íåäîñòàòî÷íî äîïèðî- âàííûõ ÂÒÑÏ è äîïèðîâàííûõ ÀÔÌ äèýëåêòðèêàõ ïðè ýòèõ òåìïåðàòóðàõ è ïðèâîäèò ê ñëîæíîé ìàã- íèòíîé ôàçîâîé äèàãðàììå êàê ôóíêöèè êîíöåíòðà- öèè �. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà ìîäåëü òàêîé äèàãðàì- ìû. Êàê âèäíî íà ðèñ. 2, â äîïèðîâàííîì ÀÔ ëè- íèÿ Tf ( )� ïðè êîíöåíòðàöèÿõ äîïèðîâàíèÿ � �� cr ðàçäåëÿåò îáëàñòü ñóùåñòâîâàíèÿ íåóïîðÿäî÷åííîãî ñîñòîÿíèÿ ñïèíîâ ìåäè è äûðîê è îáëàñòü ñ èõ ëî- êàëüíûì óïîðÿäî÷åíèåì. Ýòî óïîðÿäî÷åíèå ïðè T Tf� ( )� ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ÷èñëà ëåãêèõ è òÿæåëûõ íîñèòåëåé çàðÿäà, ê ïîÿâëåíèþ êëàñòåðîâ ñ ëîêàëüíûì ÀÔÌ ïîðÿäêîì è âèõðåïîäîáíûõ âîç- áóæäåíèé ñ ÀÔÌ êîðîì. Îáëàñòü èõ ñóùåñòâîâà- íèÿ îãðàíè÷åíà çàâèñèìîñòÿìè: Tf ( )� , T( )� , Tg( )� è T D3 ( )� , à ïðè T Tcr ( )� � �� T D3 ( )� ýòè âîçáóæäå- íèÿ ñîñóùåñòâóþò ñ «áîçîííûìè» êëàñòåðàìè. Çàêëþ÷åíèå Ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ äîïèðîâàííûõ êóïðàòíûõ ñëîèñòûõ àíòèôåððîìàãíåòèêîâ ïåðåõîä â ïñåâäî- ùåëåâîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì äèíàìè÷å- ñêîé ðåäóêöèè ðàçìåðíîñòè äâèæåíèÿ çàðÿäà îò òðåõìåðíîãî ê äâóìåðíîìó. Èìåííî äâóìåðíîñòü ïðèâîäèò ê ñîñóùåñòâîâàíèþ ëåãêèõ íîñèòåëåé çà- ðÿäà è ßÒ ïîëÿðîíîâ, ÿâëÿþùèõñÿ îäíîâðåìåííî è òÿæåëûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà, è íîñèòåëÿìè àíòè- ôåððîìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ìåäü-êèñëîðîäíûõ ïëîñ- êîñòåé. Äëÿ íåäîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ ñî- ñóùåñòâîâàíèå òÿæåëûõ è ëåãêèõ íîñèòåëåé çàðÿäà èãðàåò îïðåäåëÿþùóþ ðîëü, òàê êàê ïîëÿðîííûé ñäâèã ýíåðãèè êîìïåíñèðóåò îäíîóçåëüíîå êóëîíîâ- ñêîå îòòàëêèâàíèå ßÒ ïîëÿðîíîâ è äûðîê è ïðèâîäèò ê ïðèòÿæåíèþ ìåæäó íèìè ïðè T T T� �cr ( ) � . Äëÿ ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ óñ- òàíîâëåíà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü îáðàçîâà- íèÿ ëîêàëüíûõ ïàð ßÒ ïîëÿðîí—ëåãêèé íîñèòåëü çàðÿäà, ñèììåòðèÿ ïàðàìåòðà ïîðÿäêà êîòîðûõ äîëæíà áûòü ñîâìåñòèìà ñ àíòèôåððîìàãíèòíûì êî- ðîì ßÒ ïîëÿðîíîâ. Ïðè ýòîì ïàðíûå êîððåëÿöèè ñ d-âîëíîâîé ñèììåòðèåé ïàðàìåòðà ïîðÿäêà «âñòðîå- íû» â CuO2- ïëîñêîñòü è ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì ñèëüíûõ ëîêàëüíûõ êîððåëÿöèé, õàðàêòåðíûõ äëÿ äâóìåðíîãî äîïèðîâàííîãî äèýëåêòðèêà Ìîò- òà—Õàááàðäà. Ïîêàçàíî, ÷òî â ïñåâäîùåëåâîì ñîñòîÿíèè d-âîë- íîâîå ñïàðèâàíèå ëåãêèõ è òÿæåëûõ íîñèòåëåé çàðÿ- äà ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ êëàñòåðîâ ñ ëîêàëüíûì ÀÔÌ óïîðÿäî÷åíèåì ñïèíîâ ìåäè â íèõ, ò.å. ê íå- îäíîðîäíîìó ñîñòîÿíèþ CuO2-ïëîñêîñòåé. Â äîïè- ðîâàííîì ÀÔÌ äèýëåêòðèêå ïàðû ßÒ ïîëÿ- ðîí—ýëåêòðîí ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé îáðàçîâàíèÿ äâóõ òèïîâ ìàãíèòíûõ êëàñòåðîâ. Â ìåòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè äîïèðîâàííîãî ÀÔ ïàðû ßÒ ïîëÿ- ðîí—äûðêà ïðèâîäÿò ê áîçîííûì êëàñòåðàì ïðè T T� cr ( )� . Ïðè äâóìåðíîì õàðàêòåðå ñâåðõïðîâî- äÿùèõ ôëóêòóàöèé T Tcr ( )� � � T D3 ( )� è ñâåðõ- ïðîâîäÿùèõ ñîñòîÿíèé Tg � �T TBKT ìàãíèòíûå êëàñòåðû ñîñóùåñòâóþò ñ áîçîííûìè, ò.å. CuO2- ïëîñêîñòè íàõîäÿòñÿ â ñóùåñòâåííî íåîäíîðîäíîì ñîñòîÿíèè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ äîïèðîâàííîãî ÀÔÌ äèýëåêòðè- êà, à òàêæå ìåòàëëè÷åñêîãî è ñâåðõïðîâîäÿøåãî ñî- ñòîÿíèé äîïèðîâàííîãî ÀÔ ñâÿçàíû ñ íåîäíîêðàò- íîé äèíàìè÷åñêîé ðåäóêöèåé ðàçìåðíîñòè. Ñâåðõ- ïðîâîäÿùèé ïåðåõîä ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå íåîäíîêðàòíîé äèíàìè÷åñêîé ðåäóêöèè ðàçìåðíîñòè ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóêòóàöèé (îò íóëüìåðíûõ ê òðåõìåðíûì), êàê äâóìåðíûé ïåðåõîä ñ îãðàíè÷åí- íîé îáëàñòüþ òðåõìåðíûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ôëóê- òóàöèé è òðåõìåðíîãî ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ. Ïðåäëîæåíà ìîäåëü ìàãíèòíîé ôàçîâîé äèàãðàììû â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè äîïèðî- âàíèÿ ÀÔ. 1. J. Orenstein, G.A. Thomas, A.J. Millis, S.L. Cooper, D.H. Rapkine, T. Timusk, L.F. Schneemeyr, and J.V. Waszchzak, Phys. Rev. B42, 6342 (1990). 2. S. Uchida, T. Ido, A. Takagi, T. Arima, and Y. Takura, Phys. Rev. B43, 7942 (1991). Íåîäíîðîäíîñòü ïñåâäîùåëåâîãî ñîñòîÿíèÿ äîïèðîâàííîãî ñëîèñòîãî êóïðàòíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 1187 Ïðè ïîñòðîåíèè ýòîé äèàãðàììû èñïîëüçîâàíà óíèâåðñàëüíàÿ äëÿ íåäîñòàòî÷íî äîïèðîâàííûõ ÂÒÑÏ ñ T Tc c� ,max îöåíêà òåìïåðàòóðû TBKT � 07, Tc [15]. Ïîýòîìó äèàãðàììà íà ðèñ. 2 èìååò áîëåå îáùèé õàðàêòåð ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèâåäåííîé â [6] äèàãðàììîé äëÿ ìîíîêðèñòàëëîâ Â³-2212. 3. X.X. Bi and P.C. Eklund, Phys. Rev. Lett. 70, 2625 (1993). 4. K.A. Muller, G.-M.K. Konder, and H. Keller, J. Phys. Condens. Matter 10, L291 (1998). 5. F.G. Pikus and A.L. Efros, Phys. Rev. B51, 16871 (1995). 6. Ã.Ã Ñåðãååâà, Â.Þ Ãîí÷àð, À.Â. Âîéöåíÿ, ÔÍÒ 27, 634 (2001). 7. Ã.Ã. Ñåðãååâà, Â.Ë. Âàêóëà, Òåç. äîêë. Ìåæä. êîíô. «Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè», Êèåâ, 2002; cond-mat/0301037. 8. B.I. Kochelaev, J. Supercond. 12, 53 (1999). 9. E. Salje and B. Gutter, Phil. Mag. B50, 607 (1984). 10. Â.Â. Åðåìåíêî, Â.Í. Ñàìîâàðîâ, Â.Ë. Âàêóëà, Ì.Þ. Ëèáèí, Ñ.À. Óþòíîâ, Â.Ì. Ðàøêîâàí, ÔÍÒ 27, 1327 (2001). 11. À.Ô.Áàðàáàíîâ, Ë.À. Ìàêñèìîâ, À.Â. Ìèõååíêîâ, Ïèñüìà ÆÝÒÔ 74, 362 (2001). 12. Å.Ê. Êóäèíîâ, ÔÒÒ 44, 667 (2002). 13. C.H. Niedermayer, C. Bernhard, T. Blasius, A. Golnik, A. Moodenbaugh, and J.I. Budnik, Phys. Rev. Lett. 80, 3843 (1998). 14. V.N. Krivoruchko, K.Yu. Medvedeva, and Yu.E. Kuzovlev, J. Supercond. 12, 155 (1999). 15. Ã.Ã Ñåðãååâà, ÔÍÒ 27, 845 (2001). 16. Å.Ê. Êóäèíîâ, ÔÒÒ 41, 1582 (1999). 17. F. Ronning, C. Kim, D.L. Feng, D.S. Marshall, A.G. Loeser, L.L. Miller, J.N. Eckstein, I. Bosovic, and Z.-X. Shen, Science 282, 2067 (1998). 18. Y. Wang, Z.A. Xu, T. Kakeshita, S. Uchida, S. Ono, Y. Ando, and N.P. Ong, Phys. Rev. B64, 224519 (2001). 19. J.R. Kirtley, Physica C368, 55 (2002). 20. M.S.M. Minhaj, J. Obien, D.-C. Long, J.T. Chen, and L.E. Wenger, J. Supercond. 7, 715 (1994). 21. B.G. Lazarev, Ya.D. Starodubov, M.B. Lazareva, L.A. Chirkina, G.G. Sergeeva, and V.S. Okovit, Czech. J. Phys. 46, 1245 (1996). 22. Z. Wang, J.R. Engelbrecht, S. Wang, and H. Ding, S.H. Pan, Phys. Rev. B65, 064509 (2002). 23. Å.È. Êàö, ÆÝÒÔ 56, 1675 (1965). Inhomogeneity of the pseudogap state of doped layered cuprate antiferromagnets G.G. Sergeeva The peculiarities of the pseudogap state of doped layered cuprate antiferromagnets and underdoped HTSs are studied. It is shown that the pseudogap transition is a dimensional cross- over from the three-dimensional charge motion to a two-dimensional one in the copper-oxygen planes. It brings into coexistence of light charge carriers and Jahn-Teller polarons and gives rise to strong local correlations typical of a two-di- mension Mott—Hubbard insulator. The d-wave pairing of light charge carriers and Jahn-Teller polarons occurs in the doped antiferromagnetic insulator. This results in the formation of mag- netic and bosonic clusters, i.e., a significan ingomogeneity of the copper-oxygen planes may occur. It is found that with decreased tempera- ture the changes in the properties of the doped layered cuprate antiferromagnet and of underdoped HTSs in metallic and superconduct- ing states are due to the repeated dynamical re- duction of their dimension. A temperature-dope concentration phase diagram is proposed. 1188 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 11 Ã.Ã. Cåðãååâà

Неоднородность псевдощелевого состояния допированного слоистого купратного антиферромагнетика

Institution

Ähnliche Einträge