Несмотря на более чем 30-летнюю историю исследований вопрос о физической природе нормального состояния и механизме сверхпроводимости в различных семействах высокотемпературных сверхпроводников остается по-прежнему предметом оживленных дискуссий. В рамках поиска ответа на эти глобальные вопросы необходимо исследовать и понять многие аномальные свойства ВТСП, проявляющиеся как в сверхпроводящем, так и в нормальном состояниях. К ним относятся линейная температурная зависимость электросопротивления, перенос спектрального веса в высокочастотную область, обратимость кривых намагничивания, существование «магических» значений концентрации допанта, соответствующих резким изменениям сверхпроводящих свойств и др.
Проведение экспериментальных исследований в данной области требует наличия качественных и хорошо аттестованных образцов. С этой целью в нашей группе ведутся работы по разработке технологии и получению тонкопленочных структур и гетероструктур на основе ВТСП (купратов, пниктидов, селенидов и никелатов) с использованием методов импульсного лазерного осаждения (PLD) и магнетронного распыления. Основное внимание уделяется изготовлению эпитаксиальных пленок ВТСП, пригодных как для проведения физических исследований, так и с целью изучения их функциональных характеристик, определяющих возможность их применения в различных областях техники. Для характеризации структур проводятся магнито-транспортные, структурные, оптические и другие виды исследований.
Основные результаты
В рамках решения задачи выяснения физической природы нормального состояния и механизма сверхпроводимости мы предложили единый взгляд на трансформацию электронной структуры купратов и ферропниктидов при гетеровалентном и изовалентном допировании. В этом представлении в недопированных купратах и ферропниктидах, изначально имеющих различную электронную структуру (моттовский изолятор и полуметалл), локальное допирование формирует перколяционные кластеры с одинаковой электронной структурой самолегированного экситонного изолятора, где реализуется специфический механизм сверхпроводящего спаривания, генетически присущий такой системе. Модель позволяет определить интервалы концентраций допанта, соответствующих существованию перколяционного кластера фазы самолегированного экситонного изолятора, исходя только из знания кристаллической структуры соединения и положения допанта.
В области разработки технологии и получения тонкопленочных ВТСП-структур:
– Выращены высококачественные эпитаксиальные пленки Ba(Fe1-xNix)2As2 с максимальным Tc для этого соединения и изучены их магнито-траспортные, электронные и оптические свойства;
– Исследованы корреляции между сверхпроводящими и микроструктурными свойствами как для купратных пленок YBa2Cu3O7-δ допированных BaHfO3 и Ag, так и для пниктидных соединений Fe(Se,Te) и Ba(Fe1-xNix)2As2;
– Впервые получены и исследованы эпитаксиальные пленки (Nd,Eu,Gd)Ba2Cu3O7-δ различной толщины методом on-axis PLD на металлических подложках.
Состав группы
Мицен Кирилл Владимирович
Руководитель группы | вк.в.н.с, к.ф.-м.н.
Иваненко Ольга
Михайловна
вк.в.н.с, к.ф.-м.н.
Шипулин Илья
Александрович
вк.н.с, к.ф.-м.н.
Красносвободцев Сергей
Иванович
гл. специалист
Головин М.В.
студент бакалавриата МФТИ
Ломсаргис М.А.
студент бакалавриата ВШЭ
- 1.Mitsen K., Ivanenko O. Physical Nature of the Pseudogap Phase and Anomalous Transfer of Spectral Weight in Underdoped Cuprates //Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2024. – С. 1-12; DOI 10.1007/s10948-024-06782-x. https://arxiv.org/abs/2401.12647
- 1.Mitsen K., Ivanenko O. Local transformation of the electronic structure and generation of free carriers in cuprates and ferropnictides under heterovalent and isovalent doping //Results in Physics. – 2022. – Т. 38. – С. 105577; DOI 10.1016/j.rinp.2022.105577. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221137972200300X/pdfft?md5=b05776da226e3f5457710335e256f43c&pid=1-s2.0-S221137972200300X-main.pdf
- 1.Mitsen K. V., Ivanenko O. M. Cluster structure of superconducting phase and the nature of peaks in the doping dependences of the London penetration depth in iron pnictides //Results in Physics. – 2022. – Т. 32. – С. 105156; DOI 10.1016/j.rinp.2021.105156. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211379721011141/pdfft?md5=430e8e69ef49b545641103cda3136218&pid=1-s2.0-S2211379721011141-main.pdf
- 1.Mitsen K. V., Ivanenko O. M. On the Nature of Scaling Relations in Cuprate HTSCs //Bulletin of the Lebedev Physics Institute. – 2021. – Т. 48. – С. 346-348; DOI 10.3103/S1068335621110075
- 5.Mitsen K., Ivanenko O. The mechanism of doping and the features of phase diagrams of HTSC cuprates and ferropnictides //Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2020. – Т. 33. – С. 2637-2648; DOI 10.1007/s10948-020-05512-3
- 5.Mitsen K., Ivanenko O. Towards the issue of the origin of Fermi surface, pseudogaps and Fermi arcs in cuprate HTSCs //Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – Т. 791. – С. 30-38; DOI 10.1016/j.jallcom.2019.03.273. https://arxiv.org/pdf/1801.06487
- 7.Y. A. Aleshchenko, A. V. Muratov, E. S. Zhukova, L. S. Kadyrov, B. P. Gorshunov, G. A. Ummarino, I. A. Shipulin “THz optical response of Ba(Fe1-xNix)2As2 films analyzed within the three-band Eliashberg s±-wave model” // Journal of Physics and Chemistry of Solids 2025, 196 112364; https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2024.112364
- 7.Y. A. Aleshchenko, A. V. Muratov, E. S. Zhukova, L. S. Kadyrov, B. P. Gorshunov, G. A. Ummarino, I. A. Shipulin “Optical and transport properties of Ba(Fe1-xNix)2As2 films” // Solid State Sciences 2025, 160 107787; https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2024.107787
- 7.I. A. Shipulin, K. Nielsch and R. Hühne “Comprehensive study of epitaxial (Nd,Eu,Gd)Ba2Cu3O7−δ films grown on textured templates” // Physica Scripta 2024, 99 115965; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/ad8380
- 7.I. Shipulin, N. Stegani, I. Maccari, K. Kihou, C.-H. Lee, R. Hühne, F. Caglieris, E. Babaev, and V. Grinenko ” Calorimetric evidence for two phase transitions in Ba1-xKxFe2As2 with fermion pairing and quadrupling state” // Nature Communication 2023, 14 6734; https://doi.org/10.1038/s41467-023-42459-0
- 7.R. Khasanov, A. Ramires, V. Grinenko, I. Shipulin, N. Kikugawa, D. A. Sokolov, Y. Maeno, H. Luetkens, and Z. Guguchia ” In-plane magnetic penetration depth in Sr2RuO4: muon-spin rotation/relaxation study” Physical Review Letters 2023, 131, 236001; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.236001
- 7.V. Grinenko, R. Sarkar, S. Ghosh, D. Das, Z. Guguchia, H. Luetkens, M. Sigrist, I. Shipulin, A. Ramires, N. Kikugawa, Y. Maeno, K. Ishida, C. W. Hicks, and H.-H. Klauss “µSR measurements on Sr2RuO4 under ⟨110⟩ uniaxial stress” // Phys. Rev. B 2023, 107 024508; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.024508