Туннельная спектроскопия сверхпроводников

Лаборатория туннельной спектроскопии сверхпроводников

Цель работы лаборатории – определение сверхпроводящего параметра порядка в новых ВТСП-материалах с помощью различных методов спектроскопии: туннельной, эффекта Джозефсона и эффекта многократных андреевских отражений. Для создания туннельных наноконтактов на основе сверхпроводников используется уникальный метод – “контакт на микротрещине”.

Направления исследований

1. Прямое определение сверхпроводящего параметра порядка и его температурной зависимости
2. Терагерцевая фононная спектроскопия
3. Транспортные свойства при одноосной деформации
4. Разработка аналитических моделей для определения характеристик сверхпроводящего и нормального состояния на основе экспериментальных данных в неклассических сверхпроводниках и ВТСП

Основные исследуемые материалы

1. ВТСП-купраты BiSrCaCuO, TlBaCaCuO, HgBaCaCuO, YBaCuO
2. Железосодержащие сверхпроводники семейств ReOFeAs (Re = La, Gd, Nd, Sm), BaFe2As2, AFeAs (A = Li, Na), FeSe, BFe2Se2 (B = K, Na, Rb), XYFe4As4 (X = Ca, Eu; Y = K, Cs)
3. Дибориды магния MgB2

Эффект туннелирования куперовской пары через тонкий слой изолятора, разделяющий два сверхпроводника, предсказанный Б. Джозефсоном в 1962 г. и отмеченный Нобелевской премией, открыл новую область физики твердого тела – физику туннельных эффектов в сверхпроводниках. Например, при исследовании джозефсоновского контакта можно наблюдать замедление времени, не выходя из лаборатории. Большое разнообразие эффектов, происходящих в различных туннельных структурах на основе сверхпроводников, изоляторов, металлов и ферромагнетиков, интересно не только с фундаментальной точки зрения. Туннельная спектроскопия сверхпроводников – это прямой экспериментальный метод, позволяющий с максимальной точностью определить основную энергетическую характеристику сверхпроводника, сверхпроводящий параметр порядка. Эта величина, ее симметрия и температурная зависимость определяет физику сверхпроводящей подсистемы и позволяет сделать важные выводы о механизмах сверхпроводимости. В нашей лаборатории туннельные структуры типа сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник и сверхпроводник-металл-сверхпроводник создаются с помощью уникального метода «контакт на микротрещине», обладающего рядом преимуществ по сравнению с другими популярными методами и позволяющего получать результаты мирового уровня.

Сотрудники лаборатории читают курсы лекции «Введение в сверхпроводимость», «Туннельные эффекты в сверхпроводниках» и «Высококтемпературная сверхпроводимость». Студенты активно принимают участие в экспериментальном процессе с первых дней работы, публикуют полученные результаты и представляют их на конференциях.

Основные результаты

1. Напрямую определены фундаментальные энергетические характеристики сверхпроводящей подсистемы – величины сверхпроводящего параметра порядка и их температурные зависимости – в ВТСП-купратах, диборидах магния и железосодержащих сверхпроводниках  различных семейств.
2. Обнаружено резонансное взаимодействие с характерными бозонными модами (фонон, спиновый экситон). Впервые экспериментально подтверждено существование леггеттовского плазмона – бозона, существующего только ниже Тс в моногозонных сверхпроводниках и предсказанного нобелевским лауреатом Э. Леггеттом в 1966 г.
3. Систематизирована эволюция сверхпроводящих свойств исследованных материалов при частичном замещении одного элемента другим (допировании);
4. Полученные результаты вошли в отчетный доклад Президиума РАН (2011) и Перечень основных достижений Отделения физических наук РАН (2022,2024), а также практически ежегодно включаются в сборник достижений ФИАН (2014-2024) .

За последние 5 лет

27 публикаций в рецензируемых журналах

Более 60 докладов на российских и международных конференциях

Руководство 5 проектами российских научных фондов

Студентами лаборатории сделано 20 докладов на российских и международных конференциях, из них 8 отмечены дипломами за лучший доклад секции

Состав группы

Кузьмичева Татьяна
Евгеньевна

Руководитель группы | с.н.с, к.ф.-м.н.

Ильина Анастасия
Даниловна

студентка МФТИ | м.н.с.

Никитченков Илья
Алексеевич

студент магистратуры МГУ | м.н.с.

Публикации
  • С.А. Кузьмичев, И.В. Морозов, А.И. Шилов, Е.О. Рахманов, Т.Е. Кузьмичева, Эволюция сверхпроводящего параметра порядка пниктидов Na(Fe,Co)As вдоль фазовой диаграммы допирования, Письма в ЖЭТФ 120, 130 (2024) DOI: 10.31857/S1234567824140088 http://jetpletters.ru/ps/2477/article_36355.pdf
  • Svetoslav Kuzmichev, Andrei Muratov, Sergey Gavrilkin, Igor Morozov, Andrey Shilov, Yevgeny Rakhmanov, Alena Degtyarenko, Tatiana Kuzmicheva, Superconducting Gap Structure of Slightly Overdoped NaFe0.955Co0.045As Pnictides: Joint SnS-Andreev Spectroscopy and Specific Heat Study, European Physical Journal Plus 139, 74 (2024). DOI: 10.1140/epjp/s13360-024-04879-9 https://epjplus.epj.org/articles/epjplus/abs/2024/01/13360_2024_Article_4879/13360_2024_Article_4879.html
  • Leonid Morgun, Svetoslav Kuzmichev, Igor Morozov, Alena Degtyarenko, Andrey Sadakov, Andrey Shilov, Ilya Zhuvagin, Yevgeny Rakhmanov, Tatiana Kuzmicheva, Upper Critical Field and Tunneling Spectroscopy of Underdoped Na(Fe,Co)As Single Crystals, Materials 16, 6421 (2023). DOI: 10.3390/ma16196421 https://www.mdpi.com/1996-1944/16/19/6421
  • M.M. Korshunov, S.A. Kuzmichev, T.E. Kuzmicheva, Direct Ob­ser­vation of the Spin Exciton in Andreev Spectroscopy of Iron-Based Super­con­ductors, Materials 15, 6120 (2022). DOI: 10.3390/ma15176120 https://www.mdpi.com/1996-1944/15/17/6120
  • Т.Е. Кузьмичева, С.А. Кузьмичев, Пниктиды семейства AFeAs (A = Li, Na) на основе щелочных металлов: современное состояние исследований электронных и сверхпроводящих свойств (Миниобзор), Письма в ЖЭТФ 114, 685 (2021). DOI: 10.31857/S1234567821220110 http://jetpletters.ru/ps/2356/article_34943.pdf
  • T.E. Kuzmicheva, S.A. Kuzmichev, K.S. Pervakov, V.A. Vlasenko, Superconducting order parameters in overdoped BaFe1.86Ni0.14As2 revealed by multiple Andreev reflection spectroscopy of planar break junctions, Phys. Rev. B 104, 174512 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevB.104.174512 https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.104.174512
  • T. E. Kuzmicheva, S. A. Kuzmichev, and N. D. Zhigadlo, Superconducting order para­me­ter and bosonic mode in hydrogen-substituted NdFeAsO0.6H0.36 revealed by mul­ti­ple-Andreev-reflection spectroscopy, Phys. Rev. B 100, 144504 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevB.100.144504 https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.144504
  • Т.Е. Кузьмичева, А.В. Муратов, С.А. Кузьмичев, А.В. Садаков, Ю.А. Алещенко, В.А. Власенко, В.П. Мартовицкий, К.С. Перваков, Ю.Ф. Ельцев и В.М. Пудалов, О структуре параметра порядка в высокотемпературных сверхпроводниках на основе железа, УФН 187, 450 (2017). DOI: 10.3367/UFNr.2016.10.038002 https://ufn.ru/ru/articles/2017/4/i/
  • Т.Е. Кузьмичева, С.А. Кузьмичев, М.Г. Михеев, Я.Г. Пономарев, С.Н. Чесноков, В.М. Пудалов, Е.П. Хлыбов, Н.Д. Жигадло. Андреевская спектроскопия железо­содержащих сверхпроводников: температурная зависимость параметров порядка и их скейлинг с ТС, УФН 184, 888 (2014) . DOI: 10.3367/UFNe.0184.201408i.0888 https://ufn.ru/ru/articles/2014/8/i/
  • S.A. Kuzmichev, T.E. Kuzmicheva, N.D. Zhigadlo, Evidence of a multiple boson emission in Sm1−xThxOFeAs, EPL 119, 17007 (2017). DOI: 10.1209/0295-5075/119/17007. https://iopscience.iop.org/article/10.1209/0295-5075/119/17007
Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля