Анотація до роботи:

Вакула В.Л. Антиферомагнітні кореляції та страйповий стан в YBa₂Cu₃O_6+x за даними оптичного поглинання. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2005.

Представлено результати експериментів з проблеми фазового розшарування та конкуренції антиферомагнітних кореляцій і металізації у нормальному стані надпровідника YBa₂Cu₃O_6+x. Дослідження проведено методом оптичної спектроскопії пропускання (поглинання) тонких плівок YBa₂Cu₃O_6+x (x=0,3-0,9) в області енергій 1,3-3 еВ в інтервалі 400-20 К. Виділено вузькосмугові особли-вості, що діагностують магнонну підсистему та ступінь металізації. Показано високу чутливість B_d-смуги (1,5 еВ) до металізації та екситон-бімагнонної смуги A+3J (2,15 еВ) – до народження і загасання крайових магнонів. При охолодженні металічних плівок вперше виявлено появу додаткової екситон-двомагнонної смуги A+4J (2,28 еВ), обумовленої народженням на міжзонних переходах двох слабозв’язаних магнонів. Зроблено висновок про появу страйпового упорядкування в нормальному стані та його збереження у надпровідній фазі. Вперше проведено порівняння отриманих даних з опублікованими температурними даними з нейтронного (p,p)-резонансу та швидкостей релаксації спіну мюонів. Отримано свідоцтва того, що страйповий та псевдощілинний стан розвиваються в одній області температур.

1. Виділено та ідентифіковано групу смуг поглинання, яка містить інформацію про конкуренцію та співіснування металізації й антиферомагнетизму в нормальному та надпровідному стані YBa₂Cu₃O_6+x. До цих смуг відносяться: смуга металізації B_d (»1,6 еВ), екситонна смуга A (»1,8 еВ), екситон-бімагнонна A+3J (»2,1 еВ) та екситон-двомагнонна A+4J (»2,2 еВ) смуги.

2. Еволюція спектральних особливостей при допуванні свідчить про збільшення ступеня киснево-мідної pd-гібридизації з допуванням, причому в температурній області вище псевдощілинного стану це відбувається на фоні заглушення антиферомагнітних кореляцій.

3. Результати дослідження вперше виявленої смуги A+4J дозволяють зробити незалежний і досить однозначний висновок про утворення у нормальній фазі динамічного страйпового упорядкування у вигляді антиферомагнітних областей, розділених квазіодновимірними зарядовими стінками. Оптичні дані свідчать про співіснування у нормальній фазі важких і легких носіїв.

4. Температурна область утворення страйпового упорядкування практично збігається з температурною областю псевдощілинного стану для металічних плівок різного рівня допування до оптимального включно.

5. Експериментально показано, що страйпове упорядкування зберігається у надпровідній фазі, що свідчить про те, що надпровідність виникає в умовах фазового розшарування.

Список використаних джерел

1. J.M. Tranquada, B.J. Sternlieb, J.D. Axe et al. (5 auths.). Evidence for stripe correlations of spins and holes in copper oxide superconductors // Nature. – 1995. – V. 375, № 6532. – P. 561-563.

2. A.A. Abrikosov. Fine structure of the neutron maximum in high-temperature superconducting cuprates // Phys. Rev. B. – 2000. – V. 62, № 22. – P. 15156-15161.

3. A. Sherman, M. Schreiber. Low-frequency incommensurate magnetic resonance in strongly correlated systems: Preprint / Cornell University (USA); cond-mat/0402512. – Ithaca: 2004. – 4 p.

4. T. Moriya, K. Ueda. Antiferromagnetic spin fluctuation and superconductivity // Rep. Prog. Phys. – 2003. – V. 66, № 5. – P. 1299-1341.

5. C. Di Castro, S. Caprara, M. Grilli. Collective transport and optical absorption near the stripe criticality: Preprint / Cornell University (USA); cond-mat/0306176. – Ithaca: 2003. – 2 p.

6. I. Fugol, G. Saemann-Ischenko, V. Samovarov et al. (8 auths.). Optical transition studies of YBa₂Cu₃O_6+x superconducting films in 1.5-3 eV spectral range: Temperature evolution and photoinduced changes of the absorption spectra // Solid State Commun. – 1991. – V. 80, № 3. – P. 201-206.

7. M.J. Holcomb, C.L. Perry, J.P. Collman, W.A. Little. Thermal-difference reflectance spectroscopy of the high-temperature cuprate superconductors // Phys. Rev. B. – 1996. – V. 53, № 10. – P. 6734-6751.

8. R. Liu, M.V. Klein, D. Salamon et al. (7 auths.). Raman studies of charge-transfer insulating cuprates // J. Phys. Chem. Solids. – 1993. – V. 54, № 10. – P. 1347-1350.

9. F.C. Zhang, K.K. Ng. Theory of excitons in the insulating Cu-O₂ plane // Phys. Rev. B. – 1998. – V. 58, № 20. – P. 13520-13525.

10. Э.Г. Петров. Теория магнитных экситонов. – К.: Наукова думка, 1976. – 240 с.

11. В.М. Локтев. Поляризация и интенсивность dd-переходов в сверхпроводящих медных оксидах // ФНТ. – 1994. – Т. 20, № 2. – С. 173-175.

12. F. Krger, S. Scheidl. Spin dynamics of stripes // Phys. Rev. B. – 2003. – V. 67, № 13. – P. 134512-1–134512-11.

13. P. Dai, H.A. Mook, S.M. Hayden et al. (7 auths.). The magnetic excitation spectrum and thermodynamics of high-T_c superconductors // Science. – 1999. – V. 284, № 5418. – P. 1344-1347.

14. J.E. Sonier, J.H. Brewer. mSR detection of weak magnetism in superconducting YBa₂Cu₃O_6+x // Physica B. – 2002. –V. 312-313, № 1-4. – P. 77-78.

Публікації автора:

1. В.В. Еременко, В.Н. Самоваров, В.Н. Свищев, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин, С.А. Уютнов. Проявление хаббардовских и ковалентных корреляций в спектрах поглощения пленок YBa₂Cu₃O_6+x // ФНТ. – 2000. – Т. 26, № 8. – С. 739-754.

2. В.В. Еременко, В.Н. Самоваров, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин, С.А. Уютнов. Оптические свидетельства совместимости антиферромагнетизма и сверхпроводимости в YBa₂Cu₃O_6+x // ФНТ. – 2000. – Т. 26, № 11. – С. 1091-1103.

3. В.В. Еременко, В.Н. Самоваров, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин, С.А. Уютнов, В.М. Рашкован. Идентификация страйпового состояния сверхпроводника YBa₂Cu₃O_6+x по данным оптического поглощения // ФНТ. –2001. – Т. 27, № 11. – С. 1327-1331.

4. В.Н. Самоваров, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин, С.А. Уютнов, Г.Г. Сергеева. Оптическая спектроскопия антиферромагнитных корреляций и страйпового состояния в сверхпроводнике YBa₂Cu₃O_6+x // ФНТ. – 2002. – Т. 28, № 8/9. – С. 934-951.

5. G.G. Sergeeva, V.L. Vakula. Dynamical dimension reduction in underdoped high-T_c superconductors // Ukr. J. Phys. – 2003. – V. 48, № 8. – P. 869-876.

6. В.Н. Самоваров, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин. Антиферромагнитные корреляции в сверхпроводящих образцах YBa₂Cu₃O_6+x по данным оптического поглощения; сравнение с результатами нейтронных и мюонных экспериментов // ФНТ. – 2003. – Т. 29, № 12. – С. 1293-1306.

7. В.Л. Вакула, В.М. Самоваров, В.В. Єременко, М.Ю. Лібін, С.О. Уютнов. Магнонний внесок у формування псевдощілинного та надпровідного станів у YBa₂Cu₃O_6+x за даними оптичних спектрів поглинання // Тези доповідей міжнародної конференції з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРІКА-2001. – Львів (Україна). – 2001. – С. 77–78.

8. В.В. Еременко, В.Н. Самоваров, В.Л. Вакула, М.Ю. Либин, С.А. Уютнов. Расщепление электрон-магнонной полосы поглощения в YBaCuO как свидетельство фазового расслоения в псевдощелевом и сверхпроводящем состояниях // Материалы 5-й Международной конференции «Физические явления в твердых телах». – Харьков (Украина). – 2001. – С. 69.

9. В.Л. Вакула, В.В. Єременко, В.М. Самоваров, М.Ю. Лібін, С.О. Уютнов. Оптична спектроскопія еволюції антиферомагнітних кореляцій в YBaCuO на переходах антиферомагнетик–метал–надпровідник // Збірник тез Всеукраїнської конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРІКА-2002. – Львів (Україна). – 2002. – С. 117–118.

10. V.V. Eremenko, V.L. Vakula, V.N. Samovarov. Antiferromagnetic correlations and stripe phase as seen from optical absorption in superconducting YBCO films // Abstract book of the International Сonference “Frontiers in Condensed Matter Physics: Electronic Structure and Properties”. – Groningen (Netherlands). – 2002. – P. 64.

11. В.Л. Вакула, В.М. Самоваров, М.Ю. Лібін. Порівняльний аналіз даних оптичної, нейтронної та мюонної спектроскопії антиферомагнетизму у надпровідних плівках YBa₂Cu₃O_6+x // Збірник тез Всеукраїнської конференції студентів молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРИКА–2003. – Львів (Україна). – 2003. – С. 78.

12. В.Л. Вакула, В.М. Самоваров, С.О. Уютнов, М.Ю. Лібін. Оптична спектроскопія фазового розшарування у тонких плівках YBCO // Матеріали IX міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. – Івано-Франківськ (Україна). – 2003. – Т. І. – С. 189.

13. V.N. Samovarov, G.G. Sergeeva, V.L. Vakula. Optical evidence for the existence of a stripe structure in the normal and superconducting phases of YBa₂Cu₃O_6+x // Abstract book of the International Сonference “Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena”. – Kazan (Russia). – 2004. – P. 23.

14. V.L. Vakula, V.N. Samovarov. Stripe order and pseudogap state in superconducting YBa₂Cu₃O_6+x by optical absorption data // Abstract book of the International Сonference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES’04) – Karlsruhe (Germany). – 2004. – P. 47.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––