Pseudogap and Precursor Superconductivity Study of Zn doped YBCO

در این پایان نامه، شکاف کاذب و حالت ابررسانای پیش ساز که در شفاف سازی مکانیسم ابررسانایی در ابررساناهای کوپرات با دمای بالا از اهمیت بالایی برخوردار است، با محور نوری c بررسی می شود. مطالعه در YBa₂(Cu_1-xZn_x)₃O_y . آزمایش در یک محدوده انرژی گسترده با فواصل دمایی کمتر برای چندین نمونه جایگزین شده با روی، و همچنین برای چندین سطح حامل دوپینگ انجام شد.

یک تجزیه و تحلیل وزن طیفی (SW)، که در آن رفتار شبه گپ می‌تواند انجام شود. جدا شدن از میعانات ابررسانا با انتقال SW به ناحیه پرانرژی، نشان داد که شکاف کاذب پیش‌روی ابررسانایی نیست (حامل‌هایی که به سمت ناحیه پرانرژی با باز شدن شکاف کاذب حرکت می‌کنند هرگز در چگالش ابررسانا نقش ندارند). علاوه بر این، انتقال انرژی بالا حتی زیر T_c برای نمونه‌های جایگزین شده با روی (که در آن ابررسانایی را ضعیف می‌کنیم) ادامه می‌یابد، که شواهدی بر همزیستی شبه شکاف می‌دهد. و شکاف ابررسانایی زیر T_c.

از سوی دیگر، تجزیه و تحلیل رسانایی نوری نشان داد که یک حالت پیشرو برای ابررسانایی را می توان در دمای بسیار بالاتر از T_c. چگالی حامل ابررسانا (n_s) برای هر دما (بالا و کمتر از T_c) و نتایج وجود n_s را در دمای بالاتر از T_c تایید کرد. میعانات ابررسانای واقعی مشاهده شده (n_s) در بالای T_c یک محدودیت جدی بر روی نظریه برای بالا قرار می دهد. ابررسانایی T_c. نظریه ای مبتنی بر حالت ابررسانای ناهمگن، که در آن یک حالت جدا شده از فاز میکروسکوپی در یک عایق موت دوپ شده قابل مشاهده است، قابل قبول ترین نامزد است. این نظریه می‌تواند وجود n_s و محدوده دمایی مشاهده‌شده برای حالت ابررسانا پیش‌ساز را توضیح دهد.

نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که شکاف کاذب با هم وجود دارد. ابررسانایی زیر T_c و پیشرو ابررسانایی نیست. از سوی دیگر، می توان یک حالت ابررسانای پیش ساز را نیز تعریف کرد که با شبه شکاف متفاوت باشد. محدوده دما و میعانات ابررسانا مشاهده شده در این حالت را می توان با کمک حالت ابررسانای ناهمگن توضیح داد.

In this thesis, the pseudogap and the precursor superconducting state, which are of great importance in clarifying the superconductivity mechanism in high-temperature cuprate superconductors, are investigated with a c-axis optical study in YBa₂(Cu_1-xZn_x)₃O_y. Testing was performed over a wide energy range with smaller temperature intervals for several Zn-substituted samples, as well as for several carrier-doping levels.

A spectral weight (SW) analysis, in which the pseudogap behavior can be separated from the superconducting condensate with the SW transfer to the high-energy region, revealed that the pseudogap is not the precursor of the superconductivity (carriers moving to the high-energy region with pseudogap opening never contribute to the superconducting condensation). Moreover, the high-energy transfer continues even below T_c for the Zn-substituted samples (in which we weaken the superconductivity), which gives evidence to the coexistence of the pseudogap and the superconducting gap below T_c.

On the other hand, the analysis of optical conductivity revealed that a precursor state to superconductivity can be defined at temperatures much higher than T_c. The superconducting carrier density (n_s) was calculated for each temperature (above and below T_c) and the results confirmed the existence of n_s at temperatures above T_c. The observed real superconducting condensate (n_s) above T_c puts a serious constraint on the theory for high- T_c superconductivity. A theory based on an inhomogeneous superconducting state, in which a microscopically phase-separated state in a doped Mott insulator can be observed, is the most plausible candidate. This theory can explain the existence of n_s and the observed temperature range for the precursor superconducting state.

The results obtained show that the pseudogap coexists with superconductivity below T_c and is not the precursor of superconductivity. On the other hand, it is also possible to define a precursor superconducting state that is different than the pseudogap. The temperature range and the observed superconducting condensate in this state can be explained with the help of the inhomogeneous superconducting state.