Введение к работе
Актуальность темы. За последние 15 лет достигнут значитель-:ый прогресс в исследовании низкотемпературных свойств неупо-іядоченньїх металлов, связанных с существенно квантовыми аспек-ами их поведения, т.е. не находящими объяснения в рамках стан-артной квазиклассической теории металлов. Примерами эффек-ов такого рода являются, в частности, явления слабой локализа-ии (низкотемпературные поправки к проводимости из-за интерфе-енции электронных волн) и мезоскопических флуктуации проводи-юсти и плотности состояний, наблюдаемые в системах состоящих з 108-1010 электронов (также возникающие из-за интерференции ри рассеянии на примесях). В то же время пока не разработана
достаточной степени аналогичная теория, применимая к более южным, гибридным, системам, состоящим как из областей нор-ального металла, так и сверхпроводника. Такие системы весьма ктивно исследуются экспериментально в последние несколько лет, оэтому разработка адекватных теоретических методов является, ез сомнения, весьма актуальной. Одним из наиболее фундамен-альных примеров таких систем является абрикосовский вихрь в зерхпроводнике II рода, содержащий локализованные электронные зстояния с определенной (соответствующей направлению магнит-ого поля) киральностью. Другим важным примером системы с иральным электронным спектром является полевой транзистор на :нове кремния, содержащий двумерный электронный газ, локали-)ванный в поперечном направлении резко асимметричным электри-зским потенциалом. Спин-орбитальное взаимодействие приводит
такой системе к расщеплению электронного спектра на две вези с определенными киральностями. Теоретической исследование того варианта кирального двумерного электронного газа предста-іяется чрезвычайно актуальным, ввиду обнаружения в нем фазо-
вого перехода металл-диэлектрик в нулевом магнитном поле, чт< противоречит устоявшимся представлениям теории неупорядочен ных металлов.
Цель работы. Построение микроскопической теории статистик: электронных уровней в коре сверхпроводящего вихра, использс вание полученных результатов для описания процесса диссипаци: энергии при движении вихрей в слабо неупорядоченных сверхпрс водниках и вычисления эффективной проводимости сверхпрово^ ников в смешанном состоянии при низких температурах, обобще ние теории локализационных поправок к проводимости грязног металла на случай двумерного металла с киральным спектром.
Научная новизна диссертационной работы заключается в след> ющих оригинальных результатах, которые выносятся на защиту:
-
Предложен новый механизм диссипации энергии в смешанно] состоянии умеренно чистых сверхпроводников, связанный с неадЕ абатическими переходами между электронными состояниями, лок лизованными в ядре вихря. Вычислена продольная проводимость режиме течения потока в пределе малой температуры и скорост движения вихрей. Показано, что зеркальная симметрия уравнени Боголюбова-Де Жена проявляется в нелинейности вольт-амперно характеристики.
-
Изучена статистика состояний в ядре вихря в умеренно чисто: пределе. Микроскопически выведена нелинейная суперматрична сигма-модель, описывающая мезоскопические флуктуации плотж сти состояний вблизи энергии Ферми. Показано, что нульмерна сигма-модель, справедливая при є <С Штн, дает для средней плот ности состояний выражение, совпадающее с результатом теори случайных матриц для класса С. Определена эффективная энерги Таулесса wjv, ~ г-1. Показано, что высшие гармоники сигма-модел приводят к увеличению среднего расстояния между уровнями на от
іосительную величину порядка 1/1п(1/шот).
3. Вычислена квантовая интерференционная поправка к проводимости двумерного электронного газа при наличии спин-орбитально-"О взаимодействия Рашбы как функция силы взаимодействия. 06-тружен переход от ортогональному к симплектическому классу универсальности при увеличении расщепления между киральными зетвями спектра.
Научная и практическая ценность. В работе впервые разработан полностью микроскопический подход к описанию статистики >лектронных энергетических уровней и волновых функций в сме-панных сверхпроводяще-нормальных системах с безщелевым спектром. Указанный подход, примененный к задаче о статистике уров-іей в сверхпроводящем вихре, допускает также обобщение на другие системы того же типа, в частности — на гибридные приборы с 5-N-S контактами. Впервые построена теория квантовых поправок с проводимости в двумерном электронном газе с киральным спектром в пределе большого спин-орбитального расщепления, и тем.са-лым сделан важный шаг к построению теории фазового перехода леталл-диэлектрик в полевых транзисторах на основе кремния.
Апробация работы. Основные результаты, представленные в щссертации, докладывались и обсуждались на V школе-семинаре Проблемы физики твердого тела и высоких давлений» (Сочи, .997г), семинарах по сверхпроводимости в Университете Paris-Sud Франция, 1996г) и физике твердого тела в Институте теоретиче-:кой физики ЕТН-Цюрих (Швейцария, 1996г), научных семинарах в 1ТФ им. Л.Д. Ландау и ИФП им. П.Л. Капицы.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 науч-іьіх работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, грех глав, заключения, приложения к главе 2 и списка литературы.
