КУЛОНОВСКОЕ СПАРИВАНИЕ ОДНОИМЕННО ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ МАССОЙ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ
Белявский В.И., Капаев В.В., Копаев Ю.В.

Поступила в редакцию: 18 Мая 2000

PACS: 74.20.Mn

DJVU (256.8K)

PDF (465.3K)

Возникновение квазистационарных состояний пар одноименно заряженных квазичастиц оказывается возможным благодаря тому, что электронная структура соединений, обнаруживающих высокотемпературную сверхпроводимость, имеет ряд существенных особенностей: квазидвумерный характер электронного спектра, ярко выраженный нестинг изоэнергетических линий и наличие логарифмической особенности плотности состояний в непосредственной окрестности уровня Ферми. Таким образом, реализуется ситуация, когда в прилегающей к уровню Ферми обширной области зоны Бриллюэна главные значения тензора обратных эффективных масс имеют противоположные знаки и значительно различаются по абсолютной величине. В результате изменяется характер кулоновского корреляционного взаимодействия между носителями заряда одного знака (дырками в p-купратах): преобладающим может стать эффективное притяжение, ведущее к образованию долгоживущих состояний относительного движения квазичастиц, составляющих пару с квазиимпульсом, приблизительно равным характерному для данного направления удвоенному фермиевскому квазиимпульсу (сфокусированные пары). В предположении, что корреляционное взаимодействие является короткодействующим (экранированное кулоновское взаимодействие, ослабленное из-за заполнения состояний внутри контура Ферми), найдены значения энергии и огибающие функции относительного движения дырочной пары, которые соответствуют максимумам плотности состояний пар, обусловленным такими квазистационарными состояниями. Зависимость этих величин от полярного угла в плоскости проводящего слоя отражает симметрию электронной структуры соединения в нормальном состоянии и в общем случае соответствует смеси состояний, относящихся к s- и d-типам орбитальной симметрии. Энергия квазистационарного состояния как функция уровня допирования системы находится в качественном соответствии с концентрационной зависимостью температуры появления псевдощели, наблюдаемой в p-купратах при уровнях допирования ниже оптимального. Оценка концентрации пар, выше которой возникает выигрыш в корреляционной энергии, приводит к значению, соответствующему началу эффективного перекрытия пар (характерный пространственный размер которых составляет несколько единиц или десятков межатомных расстояний).