Теплопроводность анизотропных ВТСП кристаллов YBa₂Cu₃O₇₋x и Bi₂Sr₂CaCu₂О₈₊y

Abstract

Приведены результаты измерений теплопроводности к и сопротивления р нескольких сверхпроводящих кристаллов YBa₂Cu₃O₇₋x и Bi₂Sr₂CaCu₂О₈₊y в плоскости ab (к^ab и р^ab) и вдоль оси с (к^c и р^c). Обнаружено, что величины и температурные зависимости коэффициентов теплопроводности У- и Ві-кристаллов близки и от образца к образцу одного состава изменяются значительно слабее, чем сопротивления образцов. В отличие от предсказаний теории электронного транспорта тепла в кристаллах ВТСП купратов, в более анизотропных Ві-образцах относительная высота максимумов на кривых к^ab(Т)/к^ab(Тс) достигает двух, а положение максимума с ростом этого отношения сдвигается в область низких температур Тm < 0,4 Тс , как и в менее анизотропных У-кристаллах. Все эти факты, свидетельствуют о том, что при теоретических расчетах теплопроводности слоистых ВТСП кристаллов в ab-плоскости при температурах ниже Тс необходимо учитывать возможность возрастания как электронной, так и фононной компонент теплопроводности, как и при расчетах теплопроводности совершенных кристаллов обычных металлических сверхпроводников. В направлении перпендикулярном слоям теплопроводность к^c<< к^ab и монотонно уменьшается с понижением температуры. Вкладом электронной компоненты в кᶜ можно пренебречь.

Наведено результати вимірювань теплопровідності к та опору р кількох надпровідних кристалів YBa₂Cu₃O₇₋x і Bi₂Sr₂CaCu₂О₈₊y у площині ab (к^ab та р^ab) та уздовж осі с (к^c та р^c). Виявлено, що величина та температурні залежності коефіцієнта теплопровідності У- та Ві-кристалів близькі та від зразка до зразка того же складу змінюються значно слабкіше, ніж опір зразка. На відміну від передбачення теорії електронного транспорту тепла в кристалах ВТНП купратів, у більш анізотропних Ві-зразках відносна висота максимумів на кривих к^ab(Т)/к^ab(Тс) досягає двох, а положення максимуму з ростом цього відношення зміщується до області низьких температур Тm < 0,4 Тс , як і в менш анізотропних У-кристалах. Усі ці факти свідчать про те, що при теоретичних розрахунках теплопровідності шаруватих ВТНП кристалів в ab-площині при температурах нижче Тс необхідно ураховувати можливість зростання як електронної, так і фононної компонент теплопровідності, як і при розрахунках теплопровідності досконалих кристалів звичайних металевих надпровідників. В напрямку перпендикулярному шарам теплопровідність к^c<< к^ab та монотонно зменшується із зниженням температури. Вкладом електронної компоненти в к^c можна знехтувати.

he results of measurements of thermal conductivity κ and resistivity ρ of some superconducting crystals of YBa₂Cu₃O₇₋x and Bi₂Sr₂CaCu₂О₈₊y in the ab plane (к^ab and р^ab) and along the c axis (к^c and р^c) are presented. The magnitudes and temperature dependences of the thermal conductivity of Y- and Bi-crystals are found to be close and to vary less significantly than the resistance of samples of the same composition. In contrast to the predictions of the electron heat transport theory in HTS cuprate crystals, the relative height of the peaks in к^ab(Т)/к^ab(Тс) curves becomes equal to two in highly anisotropic Bi-samples, and the peak is displaced toward lower temperatures Тm < 0,4 Тс with increasing value of this ratio, as well as in Y-crystals which have a lower anisotropy. All these facts indicate that in theoretical calculations of the thermal conductivity of layered HTS crystals in the ab plane at temperatures below Tc, the possibility of an increase in the electron and the phonon components of thermal conductivity must be taken into consideration, as in calculations of thermal conductivity of perfect crystals of conventional metallic superconductors. In the direction perpendicular to the layers, the thermal conductivity к^c << к^ab and decreases monotonically with temperature. The contribution from the electron component to к^c can be disregarded.