Электронно-топологический переход в сплавах Re₁–хMoх и его влияние на температуру сверхпроводящего перехода

Abstract

Исследованы особенности изменения температуры сверхпроводящего перехода Тс сплавов Re₁–хMoх в интервале концентраций C до 5 ат.% Mо (в пределах твердого раствора) под давлением Р до 10 кбар. Наблюдается нелинейное увеличение Тс до ≈5 К при добавлении примеси C ≈4,7 ат.% Mo с перегибом при C ≈2,35 ат.% Mo. Зависимость (∂Tc/∂P)(C) имеет минимум при той же концентрации Mo. Это свидетельствует о наличии критической энергии Ec < E⁰F в электронном спектре Re. Примесь Mo, электроотрицательная относительно Re, понижает энергию Ферми E⁰F Re и при пересечении Ec — вершины заполненной d-зоны, ниже уровня Ферми происходит электронно-топологический переход (ЭТП) под действием примеси Mo при концентрации C ≈2,35 ат.%. Минимум и асимметрия (1/Tc)( ∂Tc/∂P)(C) соответствуют появлению новой дырочной полости поверхности Ферми. На уровень Ферми выходят d-электроны с высокой плотностью электронных состояний, что дает существенный вклад в увеличение Тс. При количественном сравнении теории с экспериментом определено расстояние E⁰F Ec ≈ 0,017 эВ, а также другие параметры ЭТП.

Дослiджено особливості змінювання температури надпровідного переходу Тс сплавів Re₁–хMoх в інтервалі концентрацій C до 5 ат.% Mо (у межах твердого розчину) під тиском Р до 10 кбар. Спостерігається нелінійне збільшення Тс до ≈ 5 К при додаванні домішки C ≈ 4,7 ат.% Mo з перегином при C ≈ 2,35 ат.% Mо. Залежність (∂Tc/∂P)(C) має мінімум при цій же концентрації Mo. Це свідчить про наявність критичної енергії Ec < E⁰F в електронному спектрі Rе. Домішка Mo, електронегативна відносно Re, зменшує енергію Фермі EF 0 Re та при перетинанні Ec — вершини заповненої d-зони, нижче рівня Фермі здійснюється електронно-топологічний перехід (ЕТП) під дією домішки Mо при концентрації C ≈ 2,35 ат.%. Мінімум та асиметрія (1/Tc)(∂Tc/∂P)(C) відповідають появі нової діркової порожнини поверхні Фермі. На рівень Фермі виходять d-електрони з високою густиною електронних станів, що дає значний вклад у підвищення Тс. При кількісному порівнянні теорії з експериментом визначено віддаль E⁰F Ec ≈ 0,017 эВ, а також інші параметри ЕТП.

The peculiarities of superconducting transition temperature Tc in the Re₁–хMoх alloys of concentrations up to 5% (within the solid solution) have been studied under pressure P up to 10 kbar. A nonlinear increase of Tc to ≈ 5 K when adding the impurity of C ≈ 4.7 at.% Mo with a bend at C ≈ 2.35 at.% Mo is observed. The derivative (∂Tc /∂P)(C) has a minimum at the same Mo concentration. It evidences for the presence of critical energy Ec in the electronic spectrum of Re. The Mo impurity, being electron- negative relative to pure Re, produces a decrease in the Fermi energy E⁰F of Re. In the case of intersecting Ec (the top of a filled d-zone) lying below the Fermi level, there occur a electron- topological transition (ETT) at the Mo concentration of C ≈ 2.35 at.%. The minimum of (1/Tc)(∂Tc/∂P)(C) and the asymmetry of the derivative correspond to the appearance of a new hole-cavity at the Fermi surface. d-electrons with a high density of electronic states reach the Fermi level resulting in a considerable increase in Tc. The quantitative comparison of the theory and experiment was used to obtain the energy interval E⁰F - Ec of about 0.017 eV and to estimate other ETT parameters.