Автоэмиссионная спектроскопия высокотемпературных сверхпроводников типа YBa₂Cu₃O₇ в нормальном состоянии.

Предложен и развит теоретический подход к описанию автоэмиссионных характеристик медно-оксидных высокотемпературных сверхпроводников типа YBa₂Cu₃O₇ в нормальном состоянии. Общепризнанно, что детальное выяснение физической картины нормального состояния может стать ключом к созданию теории ВТСП. К тому же накопленный к настоящему времени экспериментальный материал по исследованию данных материалов методами автоэмиссионной спектроскопии не укладывается в рамки традиционной теории автоэмиссии из металлов. Важно подчеркнуть, что исследование электронных свойств данных материалов различными экспериментальными методами, показывает, что электронное строение медно-оксидных ВТСП существенно отличается от строения простых металлов.

Базовыми положениями развиваемого подхода являются:

Предложенный подход позволил исследовать проникновение внешнего электрического поля в ВТСП эмиттер типа YBa₂Cu₃O₇ с учетом электронного строения данных материалов, моделируемое в приближении сильной связи. При этом показано, что сравнительно небольшая плотность состояний на уровне Ферми и спадающая нелинейная зависимость ее от энергии вызывает значительный загиб энергетической зоны носителей заряда, величина которого может быть соизмерима с полной шириной зоны подвижных носителей.

В рамках развитого подхода проведен анализ формирования автоэмиссионных спектров ВТСП эмиттера типа YBa₂Cu₃O₇ в нормальном состоянии в направлении основных кристаллографических осей с учетом загиба зоны и топологических особенностей существенно анизотропной зонной структуры данных соединений. Результаты проведенных исследований суммированы на рис. 1. Получены приближенные аналитические выражения для автоэмиссионных спектров в направлении [100], [110] и [001]. Объяснены основные "аномальные" автоэмиссионные характеристики YBa2Cu3O7 с грани (100), наблюдаемые экспериментально. Показано, что комплексные данные по автоэмиссионной спектроскопии ВТСП эмиттеров типа YBa₂Cu₃O₇ позволяют исследовать основные параметры зонной структуры данных соединений.

Рис. 1. Рассчитанные автоэмиссионные спектры YBa₂Cu₃O₇ при эмиссии в направлении основных кристаллографических осей с учетом аппаратного уширения энергоанализатора (разрешение 55 мэВ).