Особенности сверхпроводимости в 2D металлах: переход от куперовского спаривания к локальному

Abstract

Предпринята попытка проанализировать состояние вопроса об описании сверхпроводящей фазы 2D металлов с произвольной плотностью носителей. Показано, что уменьшение последней приводит к нетриви-альности уравнения для химического потенциала μ, в частности, к неравенству μ ≠ εF , включая μ <0 (εF— энергия Ферми). Область μ ≈ 0 отвечает переходу (кроссоверу) от куперовского спаривания (сильно перекрывающиеся пары) и описания сверхпроводимости в соответствии с теорией БКШ—Боголюбова к локальным (неперекрывающимся между собой) парам и их бозе-эйнштейновской конденсации. Приведены примеры проявления такого кроссовера.

Зроблено спробу проаналізувати стан питання про опис надпровідної фази 2D металів з довільною густиною носіїв. Показано, що зменшення останньої призводить до нетривіальності рівняння для хімічного потенціалу μ, зокрема, к нерівності μ ≠ εF , включаючи μ < 0 (εF — анергія Фермі). Область μ ≈ 0 відповідає переходу (кросоверу) від куперівського двійкування (пари, що сильно перекриваються) і опису надпровідності так само як і в теорії БКШ—Боголюбова до локальних (що перекриваються) пар та їх бозе-ейнш-тейнівської конденсації. Наведено приклади, де такий кросовер себе проявляє.

An attempt has been made to analyze the present state of the art of describing superconducting phase of 2D metals with arbitrary carrier density. It is shown that decreasing of the latter results in non-trivial equation for chemical potential μ, in particular, inequality μ ≠ εF including μ < 0 (ε. is Eermi energy). The values near μ ≈ 0 correspond to transition (crossover) from Cooper pairing (strongly overlapped pairs) and description according Io BCS-Bogolyubov theory to local (non-overlapping) pairs and their Bose-Einstein condensation. Some examples are given where such a crossover has been revealed.