Институт физики высоких давлений РАН, г. Троицк, Московская. обл.

ТЕЗИСЫ 

П.А.Алексеев (ИАЭ)
Нейтронные исследования тяжелофермионных соединений.

     Нейтронная спектроскопия, основанная на методе неупругого рассеяния нейтронов, является уникальным по уровню получаемых данных методом для детального исследования микроскопических механизмов формирования сильнокоррелированного электронного состояния (СКЭС), в частности, тяжелофермионного (ТФ). Особенности нейтронной методики обусловлены:
    сравнительно низкой энергией нейтронов и их высокой проникающей способностью, т.е. исследуется истинное (невозмущенное) основное состояние во всем объеме образца;
    прямым взаимодействием нейтрона с локализованными электронами (обычно f-(d-) типа), участвующими в формировании гибридизованных состояний;
    возможностью исследования магнитных и решеточных возбуждений в зависимости от величины и направления (в монокристалле) волнового вектора в зоне Бриллюэна.
    В сочетании с исследованиями по термодинамике и кинетике, а также другими спектроскопическими методами, эта методика позволяет получать важную физическую информацию о природе необычных свойств СКЭС, и тем самым способствует решению проблемы создания новых функциональных материалов. Нейтронная спектроскопия позволяет оценить масштаб эффектов гибридизации локализованных состояний с состояниями в зоне проводимости, по отношению к взаимодействиям с кристаллическим электрическим полем (КЭП) или к обменным эффектам, и определять иерархию этих взаимодействий f-электронов с окружением, которая фактически задает тип основного состояния системы. Эти возможности продемонстрированы на ряде классических ТФ систем и промежуточновалентных систем, таких как CeAl₃, CePd₃, SmB₆, а также весьма интересном классе т.н. Кондо-изоляторов, в частности YbB₁₂.
    Наряду с общей классификацией СКЭС, нейтронные эксперименты дают детальную информацию об особенностях спектра возбуждений (как спиновых, так и, в ряде случаев, зарядовых) из основного состояния. Это позволяет оценивать применимость существующих моделей, а также развивать новые микроскопические представления о природе  сильнокоррелированного состояния. Так в недавних экспериментах на ТФ системе CeAl₃ была обнаружена перенормировка энергий и интенсивностей парамагнитных возбуждений в широкой области температур от T ~ T_K – температуры Кондо до T ~ Δ_CF – масштаба расщепления в КЭП. Эти эффекты, а также ряд других особенностей, сопровождают формирование ТФ основного состояния. Результаты указывают на необходимость учета в реалистичных моделях взаимного влияния эффектов КЭП и гибридизации зонных и f-электронов.
     Комплексные нейтронные исследования другого классического промежуточновалентного соединения SmB₆ позволили выявить яркие и характерные особенности в спектре решеточных и магнитных возбуждений, такие как: дополнительные моды колебаний решетки, вызванные резонансным нарушением адиабатичности между электронной и фононной подсистемами; специфическое низкоэнергетическое магнитное возбуждение с параметрами, непосредственно связанными со степенью гибридизации. В результате была развита микроскопическая модель для основного состояния экситонного типа, которая, возможно, применима и к другим системам, где имеется конкуренция между двумя относительно нестабильными электронными конфигурациями f-оболочки.
    Нейтронные эксперименты на поли- и монокристаллических образцах Кондо-изолятора YbB₁₂ позволили выявить характерные особенности его спектра магнитных возбуждений и связать их с процессами формирования узкой щели на ε_F и синглетного немагнитного основного состояния. Оказалось, что свойства этого типа СКЭС определяются как кооперативными, так и локальными эффектами электрон-электронного взаимодействия

А.Ф. Барабанов, А.М. Белемук (ИФВД РАН), Л.А.Максимов (РНЦ "Курчатовский ин-т")
 Спиновый полярон в двумерном антиферромагнетике.

Для двумерного допированного антиферромагнетика рамках модели решетки Кондо рассмотрена температурная зависимость электросопротивления r(T) и коэффициента Холла R(T) с учетом реального спектра зоны носителей, который отвечает фотоэмиссионным экспериментам с угловым разрешением (ARPES) и описывается спин-поляронным подходом для нижней квазичастичной зоны носителей тока. Считается, что рассеяние носителей происходит на АФМ флуктуациях системы локализованных спинов , которая в отсутствии дальнего порядка рассматривается в сферически- симметричном приближении с учетом спиновой фрустрации.   Оказывается, что с учетом реалистического спектра носителей как  при промежуточном допировании, так и в пределе малого допирования, такое рассеяние определяется низколежащими  спиновыми возбуждениями (с энергиями порядка 100- 500 K)с импульсами близкими к АФМ вектору  Q =. (pi,pi), при котором в спектре спиновых возбуждений имеется щель с величиной диктуемой температурой и параметром спиновой фрустрации. Этот факт наряду с квазинестинговым характером нижней зоны (с близостью участков ферми- поверхности к границе АФМ зоны Бриллюэна.) приводит к сильной анизотропии рассеяния, которая существенно меняется с температурой. Показано, что для различной степени допирования такой механизм рассеяния одновременно объясняет как линейную зависимость r(T) (вплоть до достаточно низких температур), так и нетривиальное сильное возрастание константы Холла R(T) при понижении температуры, которые экспериментально наблюдаются в ВТСП. в нормальном состоянии. Развитый многомоментный подход при решении кинетического уравнения позволяет корректно описать анизотропию рассеяния и температурную перестройку неравновесной функции распределения носителей.

Г.С. Бурханов (ИМЕТ РАН)
Синтез высокочистых соединений редких металлов для фундаментальных физических исследований.

 А.А. Гиппиус (МГУ)
 Ядерный резонанс в высокотемпературных сверхпроводниках HgBa₂CuO_4+d

Известно, что ядерная спин-решеточная релаксация в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) определяется не корринговским взаимодействием с электронами проводимости, как в обычных сверхпроводниках, а спиновыми флуктуациями локальных магнитных моментов Cu²⁺ в плоскостях CuO₂.  Эти флуктуации приводят к степенному (а не экспоненциальному, как по теории БКШ) спаду скорости релаксации ниже Т_с и образованию спиновой щели выше Т_с [см., например, Appl.Magn.Res.3(1992)383]. Анализ релаксационных характеристик помогает прояснить природу симметрии параметра порядка, а также определить величину и анизотропию сверхпроводящей щели [Phys.Rev.Lett.68(1992)706]. Достоверное определение этих параметров представляет значительный интерес в плане понимания эффекта высокотемпературной сверхпроводимости. В результате сравнения экспериментальных данных по спин-решеточной релаксации ядер ¹⁹⁹Hg и ⁶³Cu с теоретическими расчетами получено в ртутных ВТСП HgBa₂CuO_4+d (Hg-1201) с различным содержанием кислорода d получено свидетельство того, что установление сверхпроводящего состояния в системе HgBa₂CuO_4+d происходит в соответствии со спин-флуктуационным механизмом с симметрией параметра порядка типа d_x2_-y2 и величиной сверхпроводящей щели 2D/кТ_с » 7.

            Как и в других ВТСП, сверхпроводимость в системе Hg-1201 достигается путём допирования дырок в CuO₂ слои стехиометрического состава HgBa₂CuO₄, т.е. заселением O(3) позиции кислорода (стехиометрический состав HgBa₂CuO₄ является изолятором). В недопированных исходных соединениях двухвалентные ионы меди Cu²⁺ имеют электронную конфигурацию 3d⁹ и антиферромагнитно связаны с соседними ионами меди путем обменных взаимодействий Cu-O-Cu. Измерение спектров ЯКР меди в HgBa₂CuO_4+d в зависимости от уровня допирования обнаружило значительный и монотонный рост квадрупольной частоты (с 17 до 27 МГц) при увеличении кислородного содержания d. Это означает, что допирование дырками атомов Cu в HgBa₂CuO_4+d системе не имеет эффекта насыщения при высоких значениях d (d³0.22). Наоборот, такое допирование является монотонной функцией концентрации кислорода и является основным фактором, определяющим рост n_Q в HgBa₂CuO_4+d .
          Анализ температурной зависимости ширины ЯМР спектра ядер ¹⁹F во впервые синтезированных однофазных фторированных ВТСП HgBa₂CuO_4+dF_х  позволяет сделать следующие выводы:
1) Усреднение профиля локального поля в образце наиболее эффективно в "melted" режиме вихревой решетки. Так как ширина линии ЯМР определяется пространственным распределением локального поля, то фактом движения вихрей можно объяснить наблюдаемое экспериментально сужение линии ¹⁹F ЯМР при увеличении температуры, а температуру перехода T_cr = 35 K, проявляющегося  на Dn_1/2(Т) и t_с(Т), определить как Т_m;
2) при 35 К в соединении Hg-1201F происходит переход между температурно-зависимым движением квази-3D вихревых нитей (Т < Т_cr) и "melted" режимом (Т > Т_cr) с постоянным временем корреляции t_с 2D вихрей.

С.В. Демишев (ИОФ РАН)
 Квантовое критическое поведение, обусловленное беспорядком.

В сильно коррелированных системах квантовое критическое поведение, как правило, возникает в особых точках фазовых T-x, T-p или T-H диаграмм, для которых характерная температура перехода в магнитоупорядоченное (например, неелевское) состояние обращается в ноль. Альтернативная возможность создания квантовой критичности связана с влиянием беспорядка [1]. Если амплитуда случайного потенциала превышает некоторое критическое значение, то дальний магнитный порядок не устанавливается вплоть до T =0, а основным состоянием системы оказывается фаза Гриффитса [1,2]. Физические свойства этой фазы определяются теми кластерами, спины в которых скореллированы сильнее, чем в среднем по объему, что в пределе T ®0 приводит к температурным зависимостям магнитной восприимчивости и магнитного вклада в теплоемкость вида:

c~1/T  ^a, C_m~T  ^1-a                                                      (1)

[2-4], где показатель степени a не является универсальным и зависит от характеристик случайного поля. Интересно, что обусловленное беспорядком квантовое критическое поведение может возникать как для антиферромагнитного, так и для ферромагнитного взаимодействий. Более того, этот теоретический результат справедлив для спиновых систем различной размерности, в том числе в квазиодномерных [2] и димеризованных [3,4].

            Настоящий доклад обобщает результаты экспериментальных работ [5-8] в которых исследовалось влияние легирования магнитными примесями Fe и Co на магнитные свойства и теплоемкость низкоразмерного магнетика CuGeO₃. Исследование намагниченности образцов было выполнено методом высокочастотного (60-360 ГГц) ЭПР, который позволил однозначно выделить вклад от квазиодномерных антиферромагнитных (S=1/2) цепочек Cu²⁺ в интегральную намагниченность образца [6-7]. Найдено, что введение 1% Fe или 2% Co в матрицу CuGeO₃ приводит к полному подавлению как спин-Пайерлсовского, так и антиферромагнитного перехода вплоть до T =1.8 K. В отсутствие дальнего магнитного порядка температурная зависимость магнитной восприимчивости для T<30 K описывается формулой (1) с показателями степени a=0.35±0.02 (1% Fe) и a=0.69±0.03 (2% Co). В случае примеси железа анализ магнитного вклада в теплоемкость дал значение a=0.37±0.03, совпадающее в пределах ошибки с величиной, определенной из температурной зависимости c(T ). Полученные данные свидетельствуют о том, что легирование магнитными примесями Fe и Co приводит к сильному разупорядочению магнитной подсистемы CuGeO₃ и индуцирует квантовый критический режим с образованием фазы Гриффитса при T <T_G=30-40 K. Исходя из данных количественного анализа формы линии ЭПР на цепочках Cu²⁺ показано, что магнитные взаимодействия у CuGeO₃ в фазе Гриффитса сохраняют преимущественно одномерный характер. 

1. R.B.Griffiths, Rhys.Rev. Lett., 23, 17 (1969)
2. D.S.Fisher, Phys.Rev. B, 50, 3779 (1994)
3. R.A.Hyman et al., Phys. Rev. Lett., 76, 839 (1996)
4. M.Fabrizio, R.Melin, Phys. Rev. Lett., 78, 3382 (1997)
5. С.В.Демишев и др., Письма в ЖЭТФ, 73, 36 (2001)
6. S.V.Demishev et al., cond-mat/0110177
7. S.V.Demishev et al., in EPR in 21st century  Elsevier Science B.V., 2002, p. 741
8. S.V.Demishev et al., Acta Physica Polonica B, 34, 729 (2003)

М.Ю. Каган, Д.В. Ефремов, А.В. Клапцов (ИФП РАН)
Сверхпроводящее спаривание и разделение спина и заряда в сильно-коррелированных двумерных и лестничных системах.  

Вначале мы анализируем возможность сверхпроводящего спаривания и разделения спина и заряда в сильно-коррелированных одномерных и лестничных системах.
           Для лестничных систем мы рассматриваем предел сильной связи вдоль ступенек, когда AFM-обмен между двумя спинами на ступеньке J_^ и перескок дырки вдоль ступеньки t_^ много больше аналогичных параметров J_|| и t_|| для обмена и перескока вдоль цепочек. В этом пределе фазовая диаграмма как двуногих, так и трехногих лестниц наряду со стандартной для одномерных систем латтинжеровской жидкостью содержит протяженные участки жидкости Лютера-Эмери. В фазе Лютера-Эмери две дырки сидят на одной ступеньке, т.е. естественным образом возникает локальная куперовская пара (бихолон с зарядом 2e). В этой фазе также имеется спиновая щель, о чем свидетельствуют эксперименты по измерению магнитной восприимчивости χ(T). В латтинжеровской жидкости спиновая щель отсутствует, и основной неустойчивостью является неустойчивость по отношению к образованию волн спиновой плотности (SDW). В этой фазе имеет место нетривиальное явление разделения спина и заряда.
            Далее мы рассматриваем возможность сверхпроводящего спаривания и разделения спина и заряда в двумерных системах. Для ВТСП-материалов мы рассматриваем модель ферми-бозе смеси. В этой модели роль фермионов играют спиноны, а роль бозонов – холоны. При этом авторы предлагают сценарий конфаймента спинонов и холонов при низких температурах и деконфаймента при более высоких температурах. Конфаймент при низких температурах соответствует образованию композитного фермиона (связанного состояния спинона и холона), т.е. фактически физической дырке. При этом сверхпроводящая пара образуется в результате притягательного взаимодействия двух композитных фермионов (двух дырок).
            Рассматриваемый сценарий разделения спина и заряда находится в согласии с экспериментами по фотоэмиссии и результатами численных расчетов при низких температурах. Он созвучен теоретическим идеям Лафлина, подчеркивающего аналогию между композитным электроном (дыркой) в ВТСП-системах и кварковым мешком в хромодинамике.

Литература:

1. Kagan M.Yu.,Rice T.M., Superconductivity in the 2 - Dimensional t-J model at low Electron Density. - J. Phys.: Condens. Matter, 1994, v.6, p.3771.
2. M.Yu.Kagan, R. Fresard, M. Capezzali and H. Beck, One-electron spectral function of the attractive Hubbard model for intermediate coupling. Phys. Rev. B,v.57, p.5995, 1998.
3. M.Yu.Kagan, S.Haas, T.M.Rice, Phase diagram of a three-leg ladder in the limit of strong coupling along the rungs, Physica C: Superconductivity, 1999 v. 317/318, p.185.
4. M.Yu.Kagan, D.V.Efremov. Two-particle pairing and phase-separation in a 2D Bose-gas with one or two sorts of bosons. Phys. Rev. B, v.65, p.195103 (2002).
5. M.Yu.Kagan, D.V.Efremov, A.V. Klaptsov, Composite fermions in the Fermi-Bose mixture with attractive interaction between fermions and bosons, condmat/0209481, submitted to Phys. Rev. B (2003).

Ю.М. Каган , Л.А. Максимов (РНЦ "Курчатовский ин-т")
Релаксация осцилляций сверхтекучего газа в сигарообразной ловушке.

Сверхтекучий газ в ловушке - Чеви и др. провели детальное исследование эволюции осцилляций в ловушке, продольный и поперечный размеры которой относились как 180:12. Было продемонстрировано, что эти осцилляции имеют очень большое время жизни (порядка одной секунды, добротность 2000) и, что самое интересное, релаксация дышащей моды с большой амплитудой носит немонотонный характер. Это указывает на нелинейный характер механизма релаксации. Ранее мы предсказывали затухание осцилляций бозе-конденсата в удлиненной ловушке, обусловленное параметрическим резонансом, который при нулевой температуре является единственным механизмом передачи энергии от поперечных колебаний газа к продольным модам возбуждений. Настоящая работа посвящена описанию немонотонного затуханию колебаний газа в рамках гидродинамических уравнений (ГУ) квантовой жидкости Ландау-Халатникова. Построена полная система нелинейных уравнений для взаимодействующих друг с другом дискретных мод. Релаксация газа описана в двухмодовом приближении, в котором реализован механизм параметрического резонанса с передачей энергии от дышащей моды на продольную моду с половинной частотой и обратный процесс с возвращением энергии от продольных колебаний на дышащую моду. По существу, речь идет о новом применении теории диссипативных структур.

Л.В. Келдыш (ФИАН)
 О Бозе-коденсации экситонов.

А.Н. Козлов, Л.А. Максимов (РНЦ "Курчатовский ин-т")
Сверхпроводимость в окрестности квантовой критической точки..

В сценарии Ван-Хова для двумерной системы рассматривается d-спаривание, инициированное близостью к квантовой критической точке  типа ВСП. В этих условиях ферми-поверхность проходит около седловых точек электронного спектра, и поляризационный оператор имеет двойную логарифмическую особенность при рассеянии на вектор нестинга. Благодаря этому оказывается возможным в логарифмическом приближении написать замкнутое лестничное уравнение для массового оператора. Интегральное уравнение при этом сводится к дифференциальному и допускает простое численное исследование, которое показывает, что в окрестности оптимального допирования наблюдается немонотонная зависимость температуры сверхпроводящего перехода от концентрации носителей.

В.Д.Кулаковский (ФТТ РАН), Н.А. Гиппиус, С.Г. Тиходеев (ИОФ РАН)
Конденсации двумерных экситоных поляритонов.  

    Cмешанные экситон-фотонные состояния, или поляритоны, в плоских полупроводниковых микрорезонаторах (МР) с квантовыми ямами в активном слое представляют являются квазидвумерными бозе-частицами с эффективной массой на несколько порядков меньшей эффективной массы экситонов и коротким (несколько пс) временем жизни. Благодаря малой эффективной массе сильные нелинейные эффекты, приводящие к макрозаполнению состояний с волновыми векторами k<3х10³ см^-1 в такой экситон-поляритонной системе развиваются при плотностях, существенно ниже критической для перехода Мотта. В работе обсуждаются природа нелинейных эффектов и свойства поляритонной системы с макрозаполненными модами.

Ю.Е. Лозовик (ИС РАН)
Когерентные фазы в низкоразмерных электронных системах.

В докладе рассматриваются когерентные фазы и квазиконденсаты в низкоразмерных электронных системах. В частности, будут рассмотрены свойства интенсивно исследующихся экспериментально двухкомпонентных квазидвумерных систем:
1.пространственно-разделенных электронов и дырок в связанных квантовых ямах, в частности, в сильных магнитных полях, либо аналогичная одномерная система в связанных квантовых нитях, либо в нульмерной системе связанных квантовых точек
2. двухслойной системы электронов в магнитном поле при половинном заполнении уровня Ландау  для каждой из компонент. В отсутствии взаимодействия,  в каждом из этих слоев, при малом туннелировании между ними, для квазичастиц - композитных фермионов,  состоящих из электронов с двумя присоединенными квантами потока “восстанавливается” двумерная ферми-поверхность  (по форме идентичная с исходной - в отсутствии магнитного поля!). Оба слоя порознь могут быть  представлены как сжимаемые фазы маргинальных ферми-жидкостей композитных фермионов.
3.”разбалансированная” равновесная система двух одинаковых связанных электронных слоев в сильном магнитном поле. "Разбаланс" двух слоев достигается приложением напряжения между ними. В такой ситуации  имеется система избыточных электронов на первом уровне Ландау в одном слое и равное число незаполненных мест -- дырок -- на нулевом уровне Ландау второго слоя.
Спаривание типа БКШ квазичастиц в указанных двух подсистемах, либо образование квазиконденсата сильно связанных пар во всех описанных ситуациях  приводит к когерентной фазе, обладающей свойствами сверхтекучести, специфическими оптическими свойствами, эффектами типа Джозефсона.
   Обсуждаются условия спаривания маргинальных ферми-жидкостей. Анализируются оптические эффекты, которые бы не только количественно, но и качественно, т.е. более однозначно свидетельствовали бы о регистрации когерентной фазе экситонов. В качестве таких явлений могут рассматриваться необычное индуцированное двухфотонное испускание и комбинационное рассеяние света (КРС) двумерными бозе-конденсированными экситонами, сопровождающиеся когерентной рекомбинацией или рождением двух (надконденсатных) экситонов с противоположными импульсами. Интенсивность этих линий зависят от аномальных средних. Поэтому эти процессы дают возможность непосредственного исследования недиагонального порядка и имеют место, только если в системе есть экситонный бозе--конденсат. Поэтому они могут использоваться как способ обнаружения бозе--конденсации экситонов (или "квазиконденсата" в двумерной системе при   T¹ 0 ).Другим ярким проявлением бозе-конденсации экситонов являются ряд новых оптических явлений, в частности, стимулированное отражение света назад при (наклонном) падении лазерного луча на квазидвумерный или полубесконечный экситонный конденсат. Этот эффект обусловлен фотоиндуцированной когерентной рекомбинацией двух экситонов из бозе-конденсата с образованием двух фотонов с противоположно направленными импульсами. В отсутствие падающего лазерного пучка двухэкситонная  рекомбинация приводит к люминесценции с корреляцией между фотонными состояниями с противоположными импульсами, которая может быть обнаружена в экспериментах типа Хенбери Брауна- Твисса с двумя детекторами, расположенными  по разные стороны от  экситонной системы. 

1.     Yu.E.Lozovik, I.V.Ovchinnikov, Phys.Rev.B66, 075124 (2002),  Phys.Rev.B 65, 235304 (2002), Phys.Rev.B (submitted).

2.     Yu. E.Lozovik, O.L.Berman, M.Willander , J. Phys.: Condensed Matter, 14, 12457(2002).

 С.В. Малеев, В.П. Плахтий (ПИЯФ)
 Индуцированный магнитным полем квантовый фазовый переход в антиферромагнетике.

Неколлинеарная магнитная структура фрустрированных антиферромагнетиков R₂CuО₄, где R=Nd, Pr, Sm и Eu, была установлена методом рассеяния нейтронов в магнитном поле направленным вдоль диагонали [1,1,0] (D.Petitgrand, 1991).Теоретический анализ показал, что в этом случае имееет место квантовый фазовый переход в коллинеарную фазу. В приближении молекулярного поля были определёны критические индексы параметра порядка и спин-волновой щели. Для нефрустрированных тетрагональных антиферромагнетиков типа 1-2-3 переход второго рода имеется только для диагонального направления поля. В случае семейства R₂CuO₄ имеет место линия фазовых переходов второго рода для всех направлений поля, кроме [1,0,0] где переход первого рода. Это показано экспериментально для Pr₂CuO₄ и объяснено в рамках теории молекулярного поля, учитывающей псевдодипольное взаимодействие соседних плоскостей CuO₂. Однако прямое измерение параметра порядка, пропорционального интенсивности магнитного брэгговского пика (1/2,1/2,1) в Pr₂CuO₄ показало, что эта простая теория не работает и необходимо учитывать квантовые флуктуации. Скейлинговый анализ показывает, что эти флуктуации должны приводить к аномально большой теплоёмкости вблизи от точки перехода.

Н.М. Плакида (ОИЯИ)
Обменный и спин-флуктуационный механизм сверхпроводимости в купратах.

Рассматривается микроскопическая теория сверхпроводимости в рамках  p-d  модели Хаббарда для плоскости CuO₂. На основе проекционной техники для матричной функции Грина от операторов Хаббарда получено уравнение Дайсона в приближении непересекающихся диаграмм и выведено уравнение для сверхпроводящей щели. Аналитические оценки и численное решение этого уравнения показывают, что межзонные переходы для хаббардовских подзон приводят к антиферромагнитному обменному спариванию как и в  t - J  модели, а внутризонные переходы дополнительно дают спин-флуктуационное спаривание  d -волнового типа. При этом наиболее важным для сверхпроводящего спаривания  d -типа является обменное взаимодействие. Эффекты запаздывания для этого механизма несущественны, и поэтому его можно аппроксимировать мгновенным обменным взаимодействием, как и в  t - J  модели. Понижение кинетической энергии электронов при наличии сильных корреляций (запрет двухкратного заполнения квантовых состояний) за счет межзонных перескоков в решетке с ближним антиферромагнитным порядком и обуславливает спаривание электронов (дырок) в этом механизме.  Спин-флуктуационное спаривание, обусловленное рассеянием на спиновых флуктуациях, дает определенный вклад в повышение температуры перехода, но эффективно проявляется только при достаточно высокой интенсивности спиновых флуктуаций. Полученные результаты подтверждают расчеты, проведенные в рамках  t - J  модели.  Зависимость T_c(a)  от постоянной решетки  a  и изотопический эффект объясняются зависимостью обменного взаимодействия  J  от  a  и нулевых колебаний ионов кислорода [1]. Полученная зависимость сверхпроводящей температуры от концентрации дырок в синглетной  p - d  подзоне и зависимость щели от волнового вектора качественно согласуются с экспериментальными результатами [2]. 

[1] Н.М. Плакида, Письма в ЖЭТФ, 74, 38 (2001).

[2] Н.М. Плакида,  ЖЭТФ (в печати)

В.А. Сидоров (ИФВД РАН)
Квантовые критические явления при высоких давлениях.

Недавнее открытие индуцированной давлением сверхпроводимости вблизи квантовых критических точек в ряде антиферромагнетиков с тяжелыми фермионами, таких как CeIn₃, указывает на возможную связь магнетизма и сверхпроводимости в этих сильно-коррелированных системах. Нами были изучены электросопротивление и магнитная восприимчивость ряда квазидвумерных соединений типа Ce_nMIn_3n+2 (M=Rh,Ir,Co) при высоких гидростатических давлениях (до 50 кбар) при низких температурах до (0.3 К). Магнетизм и сверхпроводимость сосуществуют в CeRh_1-xIr_xIn₅ и Ce₂RhIn₈.  Показано, что Р-Т диаграмма CeCoIn₅ (и родственного CeRhIn₅) аналогична Т-х диаграмме ВТСП купратов. Таким образом, существует естественная связь между физикой ВТСП купратов и сверхпроводников с тяжелыми фермионами (существование квантовой критической точки, псевдощели, нефермижидкостного поведения транспортных свойств).  Обнаружено, что квазидвумерный антиферромагнетик Ce₂RhIn₈ вблизи квантовой критической точки под давлением становится сверхпроводником с критической температурой около 2К (что на порядок выше, чем для кубического CeIn₃) и H_c2(0) = 53.6 кЭ.

Н.Е. Случанко (ИОФ РАН)
Аномалии транспортных свойств интерметаллидов на основе Ce.

        Наблюдающее в последнее десятилетие заметное оживление в исследованиях физических свойств интерметаллидов на основе Ce и U (см., например, обзорную статью Стюарта [1]) связано с обнаружением среди этих соединений нового класса веществ, для которых оказывается некорректным описание металлического состояния в рамках основных положений теории Ферми-жидкости Ландау. Такие системы с “нефермижидкостным поведением” обнаруживают целый ряд аномалий низкотемпературных характеристик, в частности, логарифмическую расходимость теплоемкости, степенную зависимость удельного сопротивления вида r~AT^a , где 1£a£1.5 и др. К настоящему времени установлено, что возникновение подобных аномалий в металлических системах в большинстве случаев определяется близостью к точке фазового перехода квантовой природы (квантовой критической точке (ККТ)), в которой квантово-механические флуктуации заметной амплитуды оказывают определяющее воздействие на поведение объекта при низких и сверхнизких температурах.
        На примере соединения CeCu_6-xAu_x анализируются аномалии транспортных характеристик интерметаллидов на основе Ce в широкой окрестности ККТ. Приводятся также оригинальные результаты предварительных исследований гальваномагнитных свойств классической “магнитной Кондо-решетки” CeAl₂ (см. также [2]). Обсуждается применимость модели Кондо-решетки к описанию транспортных характеристик интерметаллических соединений на основе Ce.
1. G.R.Stewart, Rev. Modern Phys., 73 (2001) 797-855.
2. Н.Е.Случанко и др., Письма в ЖЭТФ, 76 (2002) 31-34.  

С.М. Стишов  (ИФВД РАН)
Квантовые фазовые переходы :введение в предмет.

Квантовыми фазовыми переходами называются фазовые переходы, происходящие при T=0 при вариации переменных, определяющих интенсивность квантовых флуктуаций. Фазовые переходы, происходящие при Т>0, всегда могут быть описаны в рамках классической статистической механики. Это относится и к таким существенно квантовым явлениям как сверхтекучесть и свехпроводимость. Причина этой ситуации связана с тем обстоятельством, что в ближайшей окрестности Т_с всегда имеет место неравенство:

ћω^*<< kT,

соответствующее классическому поведению критических флуктуаций. Здесь ω^*- характерная частота флуктуаций, Естественно, что это не означает что квантовая механика не играет в данном случае никакой роли. Часто говорят, что квантовая механика определяет само существование параметра порядка, но классические тепловые флуктуации управляют его поведением при T>0.

 С другой стороны известно, что квантовая статистическая задача в d – мерном пространстве может быть сведена к задаче классической с эффективной размерностью (d +1). В качестве дополнительной координаты здесь выступает мнимое время, заключенное в интервале [0,-iћβ], где b = 1/kT. В общем случае координатное пространство такой системы ограничено в направлении времени, но при  временной интервал становится неограниченным и система приобретает все черты истинной классической системы в (d +1) - мерном пространстве. Однако, когда это касается критических свойств, то эффективная размерность системы оказывается равной (d +z), где z- динамический показатель. Таким образом, размерность квантовой системы в критической области при Т=0 может оказаться равной или даже превышать верхнюю критическую размерность d⁺  со всеми вытекающими отсюда последствиями. На фазовой диаграмме вещества с квантовой критической точкой выделяются области квантовых флуктуаций, ограниченных линиями ξ_τ = L_τ, где ξ_τ - корреляционное время или время релаксации, L_τ =ћ / kT - протяженность пространственно – временного континуума во времени, при ξ_τ < L_τ  система не может знать, что она находится при конечной температуре и ведет себя как будто она находится в пространстве    (d +1) измерений. Очевидно, что линии ξ_τ = L_τ  соответствует квантово - классическому кроссоверу.  

А.В. Сыромятников (ПИЯФ)
Синглетная динамика в Гейзенберговских спин-1/2 кагоме антиферромагнетиках и низкотемпературные особенности в теплоемкости антиферромагнитных кластеров         

       Дается физическая картина низкоэнергетического сектора Гейзенберговских спин-1/2 кагоме антиферромагнетиков (КА). Показано, что кагоме решетка может быть представлена в виде набора блоков, содержащих 12 спинов, имеющих форму звезд и упорядоченных в треугольную решетку. Звезда имеет двукратно вырожденное синглетное основное состояние, которое может быть рассмотрено в терминах псевдоспина-1/2. При помощи теории групп показано, что нижний синглетный сектор КА образован полосой, возникающей в результате межзвездного взаимодействия из основных состояний звезд. Демонстрируется, что эта полоса описывается эффективным Гамильтонианом магнетика в магнитном поле. При помощи теории групп установлен общий вид этого Гамильтониана. Его параметры вычислены в третьем порядке теории возмущений. Обсуждается возможность экспериментальной проверки описанной физической картины. Рассматриваются случаи КА с большей величиной спина. 
       Изучена природа двухпиковой структуры теплоемкости кагоме кластеров на примере подробного анализа теплоемкости звезды. Предложены простые модели, объясняющие происхождение низкотемпературных пиков при T_l <D, где D- величина спиновой щели. Показано, что причиной появления этого пика является быстрый рост плотности состояний выше щели. Объясняется причина слабой зависимости низкотемпературного пика от магнитного поля.

 В.Б. Тимофеев (ИФТТ РАН)
Бозе-конденсация межямных экситонов в двойных квантовых ямах GaAs/AlGaAs: фазовая диаграмма.

Исследована люминесценция межъямных экситонов в GaA/AlGaAs квантовых ямах (n-i-n гетероструктуры), содержащих крупно масштабные флуктуации случайного потенциала в плоскостях гетерограниц, при низких температурах вплоть до 0.5 К. Изучались свойства экситонов, у которых фотовозбужденные электрон и дырка пространственно разделены между соседними квантовыми ямами через туннельно прозрачный барьер, при вариации плотности и температуры. Работа велась с доменами масштаба одного микрона, играющих роль макроскопических латеральных ловушек межъямных экситонов. С этой целью поверхность образцов покрывалась металлической маской, содержащей окна микронного и меньшего размеров, приготовленные с помощью взрывной   (lift-off) электронно-лучевой литографии. Фото возбуждение и наблюдение люминесценции велось с помощью оптической техники ближнего поля. При небольших накачках и низких температурах межъямные экситоны сильно локализованы из-за остаточных заряженных примесей, а соответствующая линия люминесценции неоднородно уширена. При увеличении мощности возбуждения пороговым образом вырастает узкая линия делокализованных межъямных экситонов (ширина линии менее 300 мкэв),  которая с увеличением накачки сильно вырастает по интенсивности и сдвигается в сторону меньших энергий в пределах своей ширины, в соответствии с накоплением экситонов в нижайшем состоянии в домене. При увеличении температуры эта линия исчезает в спектре (T < 3.6 K) по степенному закону (т.е. не активационным образом). Обнаруженное явление связывается с Бозе-конденсацией в квазидвумерной системе межъямных экситонов. В исследованном интервале температур (0.5 – 3.6)K определены критические величины экситонной плотности и температуры и построена фазовая диаграмма, очерчивающая область экситонного конденсата. Обсуждаются когерентные свойства конденсированной фазы межъямных экситонов в условиях резонансного возбуждения циркулярно поляризованным светом.