ИСТИНА

Электромагнитное излучение в терагерцевом диапазоне находит все более широкое применение в различных областях фундаментальной науки и в прикладных разработках. Трудность, однако, состоит в том, что в настоящее время практически отсутствуют надежные и доступные источники, приемники и фильтры, работающие в терагерцевом диапазоне Основной целью данного проекта является выявление возможностей использования в качестве базового материала для конструирования терагерцевых генераторов и приемников высокотемпературных сверхпроводников, представляющих собой естественные совершенные сверхрешетки типа S-I-S-I-….(S- сверхпроводник, I- изолятор). В задачи настоящего проекта входит сравнительное исследование внутреннего эффекта Джозефсона в наноступеньках на поверхности криогенных сколов ВТСП-монокристаллов Bi-2212 и Bi-2223 с помощью туннельной, джозефсоновской и андреевской спектроскопии. Особое внимание будет уделено исследованию резонансного взаимодействия переменного джозефсоновского тока с раман-активными оптическими фононами в диапазоне частот до 25 ТГц и стимулированному излучению 2∆- оптических фононов при рекомбинации неравновесных квазичастиц в естественных стопках джозефсоновских контактов. Будет исследовано влияние допирования Bi-2212 и Bi-2223 на энергию электрон-фононных и 2∆- фононных резонансов. Будет подробно изучено влияние температуры на частоту электрон- фононных и 2∆- фононных резонансов у наноступенек Bi-2212 и Bi-2223. Будет исследовано влияние температуры, внешнего магнитного и СВЧ- полей на гигантские нестабильности ВАХ наноступенек с резко выраженной щелевой структурой при условии: Eopt. phon.=2∆.

Выполнена терагерцевая фононная спектроскопия висмутовых купратов. Обнаружены и исследованы электрон-фононные резонансы, возникающие на ВАХ Bi-2223 и Bi-2212 джозефсоновских контактов в результате неупругого туннелирования куперовских пар. При Т = 4.2 К на dI/dV-характеристиках Bi-2223 джозефсоновских контактов обнаружены двухфононные резонансы: (OSr + Sr) и (OSr + Cu), с частотами соответственно 23.2 ТГц и 25.1 ТГц. Показано, что допирование образцов Bi-2212 и Bi-2223 не влияет заметным образом на спектр оптических фононов. Установлено, что в исследованных спектрах магнонный резонанс отсутствует. Подтвержден скейлинг сверхпроводящей щели s и критической температуры Тс в функции концентрации примесных дырок у допированных монокристаллов Bi-2212. Получены прямые доказательства существования внутреннего эффекта Джозефсона в висмутовых купратах. Вблизи оптимального допирования обнаружена резкая дополнительная структура на ВАХ стопочных Bi-2212- наноконтактов, которая является следствием существования протяженной сингулярности Ван Хова (ПСВХ) в окрестности уровня Ферми. На ВАХ естественных Bi-2223- и Bi-2212- наноступенек (j║c) при гелиевых температурах обнаружены гигантские нестабильности, которые являются следствием стимулированного излучения оптических 2-фононов при резонансной рекомбинации протуннелировавших квазичастиц (ħωопт.фон.=2). Этот эффект, предсказанный в работах Краснова, а также Овчинникова, Кресина и Вольфа, указывает на фононный механизм спаривания в купратных сверхпроводниках. Исследованы многократные андреевские отражения (MAR) в Y-123 наноконтактах шарвинского типа (техника break junction). На ВАХ этих наноконтактов обнаружены две независимые субгармонические щелевые структуры (SGS), являющиеся следствием двухщелевого характера сверхпроводимости в оптимально допированных монокристаллах иттриевого купрата Y-123. На dI/dV- характеристиках Y-123 наноконтактов обнаружена дополнительная эквидистантная тонкая структура, которая объясняется существованием леггеттовской моды в двухщелевом Y-123 сверхпроводнике (неупругие MAR с излучением леггеттовских плазмонов). С помощью андреевской спектроскопии определена сверхпроводящая щель у близких к оптимальному допированию поликристаллических образцов ртутных купратов Hg-1201 (Tc = 93 ± 2 K) и Hg-1212 (Tc = 120 ± 5 K). Обнаружены две сверхпроводящие щели у поликристаллических образцов Hg-1223 (Tc = 124 ± 5 K), соответствующие одной внутренней и двум внешним CuO2 – плоскостям в сверхпроводящем блоке. Обнаружены признаки неупругих многократных андреевских отражений в ScS – наноконтактах на базе однощелевых ртутных купратов Hg-1201, связанных, скорее всего, с излучением неравновесных оптических фононов с энергией  14 мэВ. Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) и их производные у наноконтактов в оптимально допированных монокристаллах трехслоевого сверхпроводника Tl-2223. На ВАХ андреевских контактов ScS-типа при T = 4.2 K обнаружены три независимые субгармонические щелевые структуры, являющиеся следствием трехщелевого характера сверхпроводимости. Существование многощелевой сверхпроводимости в купратных ВТСП с n ≥ 3 объясняется различием в уровнях допирования внешних и внутренних CuO2 – плоскостей. Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) и динамическая проводимость андреевских контактов типа ScS, полученных с помощью техники ”break-junction” в поликристаллических образцах железосодержащего сверхпроводника FeSe с критической температурой TC = 10 ÷ 13 K. При T = 4.2 K обнаружены две хорошо выраженные сверхпроводящие щели ∆L = 2.8 ± 0.4 мэВ , ∆S = 0.8 ± 0.2 мэВ, что соответствует 2∆L /k TC ≈ 5.8 and 2∆S /k TC ≈ 1.5. Техника “break-junction” была использована для приготовления контактов на микротрещине типа ScS в железосодержащем сверхпроводнике La 1111. Спектроскопия внутренних многократных андреевских отражений (IMARE) выявила присутствие в спектрах динамической проводимости при T = 4.2 K двух субгармонических щелевых структур (SGS), соответствующих сверхпроводящим щелям L = (4.5  6.5) мэВ , S = (0.8  1.3) мэВ. Дублетный характер SGS-структуры, соответствующей большой щели, может быть связан с анизотропией щелевого параметра L. Величины БКШ-отношений составляют соответственно 2L/kTClocal  5 и 2S/kTClocal < 1.2. Исследованы I(V)- и dI /dV – характеристики ScS контактов на микротрещине в поликристаллических образцах Gd-1111 с критической температурой Tc= 49 ± 1 K. Обнаружены две сверхпроводящие щели ∆L и ∆S. Впервые измерена температурная зависимость большой сверхпроводящей щели ∆L (T). Проведена андреевская спектроскопия наноконтактов на базе железосодержащего сверхпроводника Ce-1111 с критической температурой Tc = 41 K. Обнаружены две субгармонические щелевые структуры, являющиеся следствием многократных андреевских отражений и соответствующие изотропным сверхпроводящим щелям ΔL = (9.0 ± 1.0) мэВ и ΔS = (1.6 ± 0.2) мэВ. Для всех исследованных железосодержащих сверхпроводников обнаружена универсальная линейная корреляция энергии магнитного резонанса и удвоенной энергии большой щели Emagres ≈ 2ΔL.