Про можливість куперівського парування і надпровідності в поверхневих зонах благородних металів
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.10.710Ключові слова:
благороднi метали, острiвцева плiвка, поверхневi стани, надпровiднiсть за кiмнатних температурАнотація
Обговорюється можливiсть надпровiдного переходу в острiвцевих плiвках благородних металiв, зокрема золота, на напiвпровiдниковiй пiдкладинцi. Як вiдомо, об’ємна надпровiднiсть у благородних металiв вiдсутня, але в цьому випадку надпровiднiсть можлива за рахунок поверхневих станiв. Такi стани добре вивченi для межi благородний метал–вакуум i виникають з особливостей спектрiв таких металiв поблизу L-точки зони Брiллюена. Подiбнi стани мають виникати i на межi метал–напiвпровiдник. В останньому випадку взаємодiя електронiв, що приводить до куперiвського парування, може забезпечуватися бозонними поверхневими збудженнями як фононної, так i колективної електронної природи на межi метал–напiвпровiдник. Взаємодiя з поверхневими фононами ефективна за низьких енергiй, тодi як за енергiй порядку EF (енергiя Фермi поверхневої зони) переважає електрон–екситонна взаємодiя, оптимальнi умови для якої виникають за близьких значень глибин проникнення електронiв i екситонiв, як в металi, так i в напiвпровiднику. Ми стверджуємо, що надпровiдний перехiд у таких острiвцевих плiвках має вiдбуватися за фононним механiзмом, хоча й не подiбним до механiзму Бардiна–Купера–Шрiффера (БКШ), але суттєву роль вiдiграють також нефононнi взаємодiї, якi дають БКШ-подiбний внесок у рiвняння для енергетичної щiлини. Нещодавно з’явилися повiдомлення про експериментальне спостереження надпровiдностi за майже кiмнатної температури в наноструктурах Au–Ag. На нашу думку, роль срiбла в цих структурах, завдяки рiзницi електронегативностей, зводиться до ролi донора електронiв до поверхневих станiв, пов’язаних з Au, що збiльшує величину EF i приводить до зростання БКШ-подiбного внеску нефононних взаємодiй.
Посилання
1. P.M. Tomchuk, R.D. Fedorovich. Emission of hot electrons form thin metal films. Sov. Phys. Solid State 8, 226 (1966) [original publication in Fiz. Tverd. Tela 8, 276 (1966)].
2. P.M. Tomchuk, R.D. Fedorovich. Conductivity of thin metallic films having an island structure. Sov. Phys. Solid State 8, 2510 (1966) [original publication in Fiz. Tverd. Tela 8, 3131 (1966)].
3. Y. Bilotsky, P.M. Tomchuk. Peculiarity of electron-phonon energy exchange in metal nanoparticles and thin films. Surface Science 602, 383 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.susc.2007.10.023
4. E.A. Pashitskii, P.M. Tomchuk. Superconductivity in quantizing superconducting films with a granulated metallic coating. JETP Lett. 9, 218 (1969) [original publication in Pis'ma ZhETF 9, 367 (1969)].
5. S.K. Saha, P. Mondal, N. Vasudeva, R. Mahadevu, D.K. Thapa, B. Bhattacharyya et al. Unconventional properties of engineered Au-Ag nanostructures. Supercond. Sci. Technol. 35, 084001 (2022).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/ac74ea
6. S. Hazra, S. Chatterjee, B.N. Pal. Observation of near room temperature thin film superconductivity of atmospherically stable Ag-Au mesoscopic thin film. arXiv: 2302.09974 (2023).
7. I. Tamm.¨Uber eine m¨ogliche Art der elektronenbindung an kristalloberfl¨achen. Zs. Physik 76, 849 (1932).
https://doi.org/10.1007/BF01341581
8. P.O. Gartland, B.J. Slagsvold. Transitions conserving parallel momentum in photoemission from the face of copper. Phys. Rev. B 12, 4047 (1975).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.4047
9. G.V. Hansson, S.A. Flodstr¨om. Angular-resolved photoemission from low-index crystal faces of silver-bulk and surface contributions. Phys. Rev. B 17, 473 (1978).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.17.473
10. G.V. Hansson, S.A. Flodstr¨om. Photoemission study of the bulk and surface electronic structure of single crystals of gold. Phys. Rev. B 18, 1572 (1978).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.18.1572
11. D.J. BenDaniel, C.B. Duke. Space-charge effects on electron tunneling. Phys. Rev. 152, 683 (1966).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.152.683
12. P. Heimann, H. Miosga, H. Neddermeyer. Occupied surface-state bands in sp gaps of Au(112), Au(110), and Au(100) faces. Phys. Rev. Lett. 42, 801 (1979).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.42.801
13. V.L. Ginzburg, D.A. Kirzhnits. On the superconductivity of electrons at the surface levels. Sov. Phys. JETP 19, 269 (1964) [original publication in Zh. Eksp. Teor. Fiz. 46, 397 (1964)].
14. V.L. Ginzburg. The problem of high temperature superconductivity. Contemporary Physics 9, 355 (1968).
https://doi.org/10.1080/00107516808220090
15. V.L. Ginzburg. The problem of high-temperature superconductivity. II. Sov. Phys. Uspekhi 13, 335 (1970) [original publication in Usp. Fiz. Nauk 101, 185 (1970)].
https://doi.org/10.1070/PU1970v013n03ABEH004256
16. D. Allender, J. Bray, J. Bardeen. Model for an exciton mechanism of superconductivity. Phys. Rev. B 7, 1020 (1973).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.7.1020
17. E.A. Pashitskii. Superconductivity in lamellar semiconducting structures. Sov. Phys. JETP 29, 362 (1969) [original publication in Zh. Eksp. Teor. Fiz. 56, 662 (1969)].
18. Acoustic surface waves. A.A. Oliner (editor). Topics in Appl. Phys. 24 (Springer-Verlag, 1978) [ISBN: 978-3662309179].
19. A.B. Migdal. Theory of Finite Fermi Systems and Application to Atomic Nuclei (John Wiley & Sons Inc, 1967) ISBN: 978-0470602454.
20. W.L. McMillan. Transition temperature of strong-coupled superconductors. Phys. Rev. 167, 331 (1968).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.167.331
21. E.A. Pashitskii. Cooper pairing of two-dimensional electrons in a quantizing magnetic field and the fractional quantum Hall effect. Low Temp. Phys. 25, 690 (1999) [original publication in Fiz. Nizk. Temp. 25, 920 (1999)].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
