ИСТИНА

В рамках заявленного проекта представлена концепция ПНИР в области конденсированного состояния вещества, предполагающая комплексное исследование сверхпроводящих материалов нового поколения. В физике высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), более 25 лет было посвящено исследованиям купратных керамик (в результате которых удалось повысить критическую температуру до 135 К), но все еще остается множество нерешенных вопросов. Особое место занимает феномен многощелевой сверхпроводимости, которая интенсивно исследовалась теоретически, начиная с середины прошлого века. Открытие в 2008 году нового класса слоистых многощелевых ВТСП на основе железа (пниктидов и халькогенидов), на данный момент превосходящего класс купратов по количеству синтезированных соединений, возобновило колоссальный интерес ученых к сверхпроводимости, вселив надежды на дальнейший прогресс в создании новых ВТСП. С этой точки зрения, актуальность и научная значимость заявленной работы не вызывают сомнений, принимая во внимание необходимость всестороннего изучения свойств многозонных ВТСП для комплексного понимания механизмов высокотемпературной сверхпроводимости с целью нахождения способов увеличения Тс для широкого спектра прикладных задач. В частности, открытие ферропниктидов опровергло распространенное мнение о том, что сверхпроводимость не может существовать в материалах на основе магнитных атомов: особенности кристаллической структуры железосодержащих сверхпроводников препятствуют образованию дальнего магнитного порядка, переводя атомы железа в немагнитное состояние. Являясь при комнатной температуре хорошими металлами с высокой проводимостью, эти соединения характеризуются огромными значениями критических полей (100-200 Тл), что на порядок больше значения для Nb3Sn, используемого повсеместно, и дает возможность применения железосодержащих ВТСП для создания сверхпроводящих соленоидов нового поколения. Оптимизация свойств известных железосодержащих сверхпроводников и указание правильного вектора в поиске новых соединений с высокими критическими температурами являются важнейшей проблемой этой области физики в данный момент.

Часть 1: особенности синтеза сверхпроводников RbFe2Se2 и (Na,K)Fe2Se2 Кристаллы сверхпроводящей и несверхпроводящей фаз общей формулы Rb(x)Fe(2-y)Se(2) с различным содержанием рубидия и железа были выращены из расплава с применением процедуры закаливания. Выявлено, что основная особенность образцов Rb(x)Fe(2-y)Se(2) (составы в диапазоне x = 0.75–0.85, y = 0.30–0.35 по данным РСМА) заключается в их нанокомпозитном строении. Изучение замещения в подрешетках щелочного металла и железа показало, что внедрение примесных атомов в проводящий слой подавляет сверхпроводимость в K(x)Fe(2-y)Se(2). Так, образцы с замещением уже 1% Fe на Co не являются сверхпроводниками. В отличие от замещения в катионной подрешетке железа, частичное замещение калия на натрий в образцах K(x)Fe(2-y)Se(2) позволяет получить композиты со сверхпроводящими свойствами. Рост монокристаллов {Na(z)K(1-z)}(x)Fe(2-y)Se(2) (z=0, 0.07, 0.25, 0.30, 0.40) был осуществлен методом кристаллизации из раствора в расплаве. Полученные кристаллы представляли собой крупные (до 1 см) пластины бронзового цвета с металлическим блеском. Их изучение методом магнитной восприимчивости показало, что все полученные образцы являются сверхпроводниками с максимальной Tc_onset = 33 K (определённая по началу перехода в сверхпроводящее состояние целого образца), достигаемой при z=0.3. Ширина перехода составила порядка 1.3 K. Часть 2: исследование сверхпроводящих параметров порядка и их анизотропии с помощью спектроскопии многократных андреевских отражений в (Na,K)Fe2Se2 Впервые с помощью спектроскопии многократных андреевских отражений, реализованной методом "break-junction", было выявлено наличие двух анизотропных сверхпроводящих щелей Delta_L_aver = (9.3 +- 1.5) мэВ (анизотропия около 23%), Delta_S = (1.9 +- 0.4) мэВ. Характеристическое отношение теории БКШ для большой щели 2Delta_L_aver/kTc_local = 6.6 указывает на сильное электрон-бозонное взаимодействие конденсата в зонах с большой щелью Delta_L. Часть 3: спектроскопия многократных андреевских отражений сверхпроводника LiFeAs Методом спектроскопии многократных андреевских отражений, реализованным путем создания контактов на микротрещине, проведены детальные исследования сверхпроводящего состояния монокристаллов LiFeAs с максимальными для семейства 111 критическими Тc ~= 17 К. Впервые в туннельном эксперименте, проведенном на подобных образцах, напрямую определены величины трех сверхпроводящих щелей Delta_Г = (5.1 - 6.5) мэВ, Delta_L = (3.8 - 4.8) мэВ, Delta_S = (0.9 - 1.9) мэВ (при Т << Tc), их температурные зависимости, а также оценены величины анизотропии параметров порядка в k-пространстве (< 8%, ~12%, ~20%, соответственно). Фитинг андреевских спектров в рамках расширенной с учетом анизотропии модели Кюммеля и др. проведен нами впервые. С помощью аппроксимации зависимостей Delta(T) системой двухщелевых уравнений Москаленко и Сула определены относительные константы электрон-бозонного взаимодействия в LiFeAs. Нами показано, что доминирует внутризонное спаривание, плотности состояний в зонах, образующих Delta_Г и Delta_L, примерно равны, а константы межзонных взаимодействий соотносятся как lambda_ГL ~= lambda_LГ << lambda_SГ, lambda_SL.