Додекаборид цикрония - первый сверхпроводник с улучшенными приповерхностными характеристиками

М. А. Белоголовский$^{1}$, В. Г. Бутько$^{1}$, А. П. Шаповалов$^{2}$, В. Е. Шатерник$^{3}$

$^1$Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины, ул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецк, Украина
$^2$Институт сверхтвёрдых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина
$^3$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 05.10.2010. Скачать: PDF

Приведен обзор результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов электронных характеристик монокристаллов додекаборида циркония. Показано, что ZrB$_{12}$ принадлежит к классу частично ковалентных соединений переходных металлов с легкими элементами, в которых направленные ковалентные связи бора обеспечивают высокую механическую прочность, в то время как металлические (а значит, и сверхпроводящие) свойства формируются $d$-состояниями циркония, гибридизованными с внешними $2p$-орбиталями бора. Анализ экспериментальных данных, полученных для монокристаллов ZrB$_{12}$ и YB$_{6}$ в различных лабораториях и разными методами, показывает, что додекаборид циркония (в отличие от гексаборида иттрия) является первым известным сверхпроводником с возрастающим вблизи поверхности параметром порядка. Приведено качественное объяснение этого эффекта, основанное на теории перколяционной сверхпроводимости Филлипса.

Ключевые слова: додекаборид циркония, электронная структура, сверхпроводимость, электрон-фононное взаимодействие, поверхностные характеристики.

PACS: 61.50.Lt, 71.15.Mb, 71.15.Nc, 71.20.Be, 74.10.+v, 74.20.-z, 74.70.Ad

Citation: M. A. Belogolovs’ky, V. G. But’ko, A. P. Shapovalov, and V. E. Shaternyk, Zirconium Dodecaboride as the First Superconductor with the Improved Near-Surface Characteristics, Usp. Fiz. Met., 11, No. 4: 509—524 (2010) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.11.04.509


Цитированная литература (43)  
  1. J. Nagamatsu, N. Nakagawa, T. Muranaka et al., Nature, 410: 63 (2001). Crossref
  2. E. A. Ekimov, V. A. Sidorov, E. D. Bauer et al., Nature, 428: 542 (2004). Crossref
  3. E. Bustarett, C. Marcenat, P. Achatz et al., Nature, 444: 46 (2006). Crossref
  4. Z.-A. Ren, J. Kato, T. Muranaka et al., J. Phys. Soc. Jpn., 76: 103710 (2007). Crossref
  5. M. Kriener, Y. Maeno, T. Oguchi et al., Phys Rev B, 78: 024517 (2008). Crossref
  6. H. Kawaji, H.-O. Horie, S. Yamanaka, and M. Ishikawa, Phys. Rev. Lett., 74: 1427 (1995). Crossref
  7. K. Tanigaki, T. Shimizu, K. M. Itoh et al., Nature Mater., 2: 653 (2003). Crossref
  8. C. M. Varma, J. Zaanen, and K. Raghavachari, Science, 254: 989 (1991). Crossref
  9. T. E. Weller, M. Ellerby, S. S. Saxena et al., Nature Phys., 1: 39 (2005).
  10. N. Emery, C. Hérold, M. d'Astuto et al., Phys. Rev. Lett., 95: 087003 (2005). Crossref
  11. X. Blase, E. Bustarret, C. Chapelier et al., Nature Mater., 8: 375 (2009). Crossref
  12. T. I. Serebryakova and P. D. Neronov, High-Temperature Borides (Cambridge: Cambridge Sci Publ: 2003).
  13. Yu. B. Paderno, A. B. Layshchenko, V. B. Filippov, and A. V. Duhnenko, Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges (Ed. V. Skorokhod) (Kiev: IPMS, N.A.S. of Ukraine: 2002), p.34.
  14. M. I. Tsindlekht, G. I. Leviev, I. Asulin et al., Phys. Rev. B, 69: 212508 (2004). Crossref
  15. Ю. Б. Кузьма, Кристаллохимия боридов (Львов: Вища школа: 1983).
  16. A. Leithe-Jasper, A. Sato, and T. Tanaka, Z. Kristallogr. New Cryst. Struct., 217: 319 (2002). Crossref
  17. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen et al., WIEN2k, An Augmented Plane Wave  Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Vienna: Vienna University of Technology: 2001).
  18. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140: A1133 (1965). Crossref
  19. J. P. Perdew, S. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  20. И. Р. Шеин, А. Л. Ивановский, ФТТ, 45, вып. 8: 1364 (2003).
  21. R. Lortz, Y. Wang, S. Abe et al., Phys. Rev. B, 72: 024547 (2005). Crossref
  22. П. Де Жен, Сверхпроводимость металлов и сплавов (Москва: Мир: 1968).
  23. H. J. Fink and W. C. H. Joiner, Phys. Rev. Lett., 23: 120 (1969). Crossref
  24. I. N. Khlyustikov and A. I. Buzdin, Adv. Phys., 36: 271 (1987). Crossref
  25. V. F. Kozhevnikov, M. J. Van Bael, P. K. Sahoo et al., New J. Phys., 9: 75 (2007). Crossref
  26. R. Khasanov, D. Di Castro, M. Belogolovskii et al., Phys. Rev. B, 72: 224509 (2005). Crossref
  27. D. Daghero, R. S. Gonnelli, G. A. Ummarino et al., Supercond. Sci. Technol., 17: 250 (2004). Crossref
  28. Y. Wang, R. Lortz, Yu. Paderno et al., Phys. Rev. B, 72: 024548 (2005). Crossref
  29. R. Lortz, Y. Wang, U. Tutsch et al., Phys. Rev. B, 73: 024512 (2006). Crossref
  30. M. I. Tsindlekht, V. M. Genkin, G. I. Leviev et al., Phys. Rev. B, 78: 024522 (2008). Crossref
  31. S. Kunii, T. Kasuya, K. Kadowaki et al., Solid State Commun., 52: 659 (1984). Crossref
  32. R. Schneider, J. Geerk, and H. Rietschel, Europhys. Lett., 4: 845 (1987). Crossref
  33. J. P. Carbotte, Rev. Mod. Phys., 62: 1027 (1990). Crossref
  34. A. M. Toxen, Phys. Rev. Lett., 15: 462 (1965). Crossref
  35. H. Tashiro, J. M. Graybeal, D. B. Tanner et al., Phys. Rev. B, 78: 014509 (2008). Crossref
  36. J. C. Phillips, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107: 1307 (2010). Crossref
  37. J. C. Phillips, Chem. Phys. Lett., 473: 274 (2009). Crossref
  38. S. Otani, M. M. Korsukova, T. Mitsuhashi, and N. Kieda, J. Cryst. Growth, 217: 378 (2000). Crossref
  39. H. M. Chen, F. Zheng, H. S. Liu et al., J. Alloys Compd., 468: 209 (2009). Crossref
  40. S. C. Glotzer, J. Non-Cryst. Solids, 274: 342 (2000). Crossref
  41. A. Amir, Y. Oreg, and Y. Imry, Phys. Rev. Lett., 103: 126403 (2009). Crossref
  42. M. I. Tsindlekht, G. I. Leviev, V. M. Genkin et al., Phys. Rev. B, 73: 104507 (2006). Crossref
  43. P. Dutta and P. M. Horn, Rev. Mod. Phys., 53: 497 (1981). Crossref