сверхпроводники

Анизотропия удельного сопротивления недодопированного безмедного ВТСП Ba(Fe_1-xCo_x)₂As₂ в плоскости a-b

Соединение BaFe₂As₂, родительское для безмедных ВТСП Ba(Fe_1-xCo_x)₂As₂, представляет собой антиферромагнетик с коллективизированными электронами. Допирование (увеличение x) приводит к подавлению антиферромагнетизма и появлению сверхпроводимости. При понижении температуры антиферромагнитному переходу предшествует (или же с ним совпадает) структурный переход из ортогональной в орторомбическую фазу (см. рис.).

Отношение r_b/r_a при различных температурах и уровнях допирования.
Кружки, квадраты и треугольники – температуры структурного,
антиферромагнитного и сверхпроводящего переходов, соответственно.

Высказывалось предположение, что такое искажение структуры вызвано нематическим упорядочением электронов в плоскости a-b. Если это действительно так, то удельное сопротивление r_ab должно быть анизотропно (r_a¹r_b) даже при температуре, превышающей температуру T_S структурного перехода. Проведенное в работе [1] исследование недвойникованных монокристаллов Ba(Fe_1-xCo_x)₂As₂ показало, что, действительно, при охлаждении недодопированных образцов r_b становится больше r_a еще в тетрагональной фазе и возрастает до » 2 по мере приближения к критической температуре T_c (см. рис.). Причины, по которым r_b>r_a в орторомбической антиферромагнитной фазе, не ясны, поскольку, во-первых, b<a (поэтому атомные орбитали вдоль оси b перекрываются сильнее) и, во-вторых, спины атомов Fe вдоль оси b упорядочены ферромагнитно, а вдоль оси a – антиферромагнитно (рассеяние на спиновых флуктуациях сильнее вдоль оси a). Таким образом, следовало бы ожидать r_a>r_b, а не наоборот. Тут есть над чем подумать теоретикам. В любом случае, результаты работы [1] свидетельствуют о том, что при температуре структурного перехода происходит также электронный фазовый переход в состояние с нематическим порядком. Не исключено, что нематичность имеет какое-то отношение к сверхпроводимости.

Л.Опенов

1.   J.-H.Chu et al., Science 329, 824 (2010).

Фракталы в ВТСП

Известно, что оксиды переходных металлов вообще, и ВТСП в частности, имеют довольно сложную кристаллическую структуру, особенно, если содержат такие дефекты, как кислородные междоузлия (КМ). В работе [1] (Италия, Франция, Великобритания) распределение КМ в буферных слоях La₂O_2+y купратного ВТСП La₂CuO_4+y изучено с использованием новой методики – микродифракции рентгеновских лучей от синхротронного источника. Получен удивительный результат: КМ образуют фрактальную структуру, формируя узоры, которые выглядят совершенно одинаково на масштабах от ~ 1 мкм до ~ 1 мм (максимальный поперечный размер образца в [1]). Еще более удивительно, что нарушение этой структуры (при неизменном содержании кислорода, то есть при фиксированной концентрации носителей заряда) ведет к падению T_c. Хотя в [1,2] обсуждаются довольно экзотические механизмы влияния фрактальности на сверхпроводимость, причина эффекта, скорее всего, достаточно прозаическая и кроется просто-напросто в уменьшении времени свободного пробега носителей, ведь критическая температура d-волнового сверхпроводника очень чувствительна к немагнитному беспорядку. В других системах ВТСП, в том числе безмедных, тоже можно ожидать наличия фракталов из КМ.

Влияние давления на критическую температуру купратных ВТСП: новые результаты

Известно, что при увеличении давления P критическая температура T_c оптимально допированных купратных ВТСП возрастает, проходит через максимум и вновь уменьшается. Новый (и довольно неожиданный) результат получен в работе [1], авторы которой (США, Китай, Германия), исследовавшие зависимость T_c(P) в монокристалле Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+d, расширили диапазон P до 36.4 ГПа (ранее было P < 18 ГПа) и обнаружили, что при P > 25 ГПа падение T_c вновь сменяется ростом, причем в итоге T_c достигает величины (136 ± 10) К – больше, чем T_c = 123 К в локальном (как теперь выяснилось) максимуме при P = 12 ГПа (см. рис.).

Зависимость T_c(P) в Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+d.
На вставках – внешние (OP) и внутренняя плоскости CuO₂.
CO – конкурирующий (несверхпроводящий) порядок.

Качественно это можно объяснить неэквивалентностью трех слоев CuO₂ в элементарной ячейке Bi2223 из-за различной концентрации дырок в каждом из них. Согласно обсуждаемой в [1] модели, при P < 25 ГПа внутренний слой CuO₂ не участвует в сверхпроводимости (в нем имеет место конкурирующий несверхпроводящий порядок), а при P > 25 ГПа становится сверхпроводящим наравне с двумя внешними слоями. Другими словами, T_c многослойных ВТСП определяется не только концентрацией носителей тока, но еще и тем, как эти носители распределены между слоями CuO₂. Учитывая сложное физико-химическое строение купратных ВТСП и наличие в них нескольких конкурирующих между собой типов порядка, построение соответствующей теории – задача весьма непростая.

наноматериалы

Седьмой роман Яна Флеминга о приключениях британского агента 007 “Голдфингер” (Goldfinger) по праву считается одной из лучших его книг. Фабула остросюжетного шпионского детектива построена вокруг эксцентричного, помешанного на желтом металле богача, одержимого идеей захвата крупнейшего хранилища золотого запаса США – Форт-Нокса. Метафоричной отсылкой к флеминговскому антигерою может послужить недавняя оригинальная работа коллектива исследователей из Hewlett-Packard Labs (США) [1]. Им удалось вырастить целый ансамбль золотых “нанопальцев”, голдфингеров, которые способны захватывать различные молекулы в растворе для последующего детектирования и идентификации с помощью поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (ПУРС).

Рис. 1. Общий вид разомкнутых (а) и сомкнутых (б) голдфингеров.	Рис. 2. Изображения открытых (а) и закрытых (б) золотых “нанопальцев”, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Посредством наноимпринт-литографии авторы работы [1] получили наноразмерную структуру, состоящую из комплекса изолированных покрытых золотом эластичных вытянутых полимерных “нанопальцев” (рис. 1а), способных сгибаться и подобно пинцету захватывать молекулы (рис. 1б). Смыкание “нанопальцев” управляется капиллярными силами во время этапа сушки образца: выпаривание растворителя из массива приводит к тому, что соседние голдфингеры начинают тянуться друг к другу, при этом захваченные молекулы (например, этанола) остаются зажатыми между ними.

На рис. 2 представлено изображение сомкнутых и разомкнутых голдфингеров, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии. Диаметр каждого такого “нанопальца” равен 100 нм, высота – 700 нм, а плотность голдфингеров на подложке составляет около 25 шт/мкм². Непосредственное тестирование полученных образцов осуществлялось на трех широко используемых в рамках ПУРС исследований молекулах: транс-1,2-бис(4-пиридил)этилене, 4-меркаптофеноле и родамине 6G. Авторы уверены, что концепция предложенной в работе [1] “пальцеобразной” наноструктуры может быть расширена на целый ряд функциональных метаматериалов и других приложений нанофотоники.

М.Маслов

Квантовые системы

Квантовая запутанность фотона и твердотельного спинового кубита

Для квантовой связи между удаленными пунктами и организации распределенных квантовых вычислений в системе из далеко отстоящих друг от друга “квантовых процессоров” нужно научиться создавать запутанные состояния света и кубитов. В работе [1], авторы которой представляют, в частности, такие широко известные научные центры, как Harvard Univ. (США), California Institute of Technology (США) и Niels Bohr Institute (Дания), сообщается о реализации запутанности единичного оптического фотона и твердотельного спинового кубита на основе отрицательно заряженного центра азот-вакансия (NV-центра) в алмазе. Базис такого кубита формируют долгоживущие состояния |+1> и |-1> электронного спинового триплета. Основная идея эксперимента заключалась в том, чтобы перевести NV-центр в такое возбужденное состояние, которое с равной вероятностью переходит в состояния |+1> и |-1> за счет испускания фотона с той или иной круговой поляризацией (см. рис.).

Электронные энергетические уровни NV-центра
и оптические переходы между ними.

Это авторам [1] в полной мере удалось, и было создано состояние |Y>=2^-1/2(|s_->|+1>+|s₊>|-1>), в котором направление спина электрона перепутано с поляризацией фотона. Такой источник запутанности представляет интерес не только для практических приложений, но и для фундаментальных исследований в области квантовой информатики.

Спиновые кубиты: висмут вместо фосфора

Использованию спинов в качестве физических носителей квантовой информации благоприятствует большое время t декогерентизации спиновых состояний. Например, для электронных спинов ионов фосфора в кремнии t = 14 мс при T = 7 К. Некоторые квантовые алгоритмы требуют наличия двух различных типов таких носителей, допускающих раздельную адресацию. Поэтому встает вопрос о том, какие еще примеси, кроме фосфора, можно здесь задействовать. В качестве одного из кандидатов рассматривался висмут. Но были сомнения – ведь тяжелые и плохо растворимые в кремнии атомы Bi создают в своей окрестности структурные дефекты, которые могут привести к существенному уменьшению t.

В работе [1] экспериментально продемонстрирована возможность контролируемого приготовления квантовых состояний электронных и ядерных спинов доноров Si:Bi, а также реализованы некоторые операции с этими состояниями. В висмуте большой ядерный спин I = 9/2 увеличивает размерность суммарного гильбертова пространства системы “спин электрона + спин ядра” до 2(2I+1) = 20 (у кремния I = 1/2, поэтому число базисных спиновых состояний 2·2 = 4), что расширяет возможности для квантовых вычислений. Величина t  = 2 мс при T = 7 К оказалась не намного меньшей, чем в Si:P. За это время можно осуществить более 10⁵ поворотов электронного спина. К сожалению, t очень быстро уменьшается с ростом температуры. Один из путей увеличения t заключается в как можно более сильном уменьшении концентрации изотопов ²⁹Si в образце.

Динамика нарушения симметрии

Концепция спонтанного нарушения симметрии составляет основу для понимания самых разнообразных физических явлений, причем не только в конденсированных средах (упорядочение электронных спинов при ферромагнитном переходе и пр.), но и во всей Вселенной (конденсация нуклонов из кварк-глюонной плазмы после Большого Взрыва). В твердотельных системах (сверхпроводники, ферромагнетики и т.д.) нарушение симметрии обычно изучается в условиях, близких к равновесным (эргодическим) и описывается степенными функциями с критическими индексами. Экспериментальные исследования динамики этого процесса в твердотельных системах осложнены чрезвычайно малыми временами релаксации отдельных квазичастиц и коллективных возбуждений.

В работе [1] (Словения, Франция, США) процесс формирования волны зарядовой плотности (ВЗП) в TbTe₃ проанализирован в режиме реального времени с использованием современной оптической спектроскопии. Для этой цели на образец, находящийся при T < T_c = 336 К в ВЗП-состоянии, сначала воздействовали интенсивным лазерным импульсом, разрушающим ВЗП, а затем, используя обычную двухимпульсную “pump-probe” методику, измеряли осцилляции коэффициента отражения R, обусловленные изменением диэлектрической проницаемости вследствие генерации когерентных фононов и амплитудонов из-за возбуждения электрон-дырочных пар. Это позволило с фемптосекундным разрешением проследить за восстановлением ВЗП-порядка по изменению частоты и амплитуды осцилляций R. Полученные в [1] данные указывают на то, что этот процесс протекает по следующей схеме: 1) очень быстрое формирование ВЗП-щели, но с неоднородностью фазы параметра порядка по образцу; 2) флуктуации амплитуды параметра порядка; 3) образование доменов и топологических дефектов – доменных стенок; 4) взаимная аннигиляция дефектов разного знака и установление дальнего ВЗП-порядка (см. рис.).

Временная эволюция потенциала модели Гинзбурга-Ландау,
использованного в [1] для моделирования процесса формирования волны
зарядовой плотности. Здесь m  – параметр, пропорциональный отклонению
от точки фазового перехода и аналогичный разности T_c-T в обычной теории.

Такие же (или почти такие же) результаты получены в [1] и для других материалов с ВЗП (2H-TaSe₂, K_0.3MoSeO₃, DyTe₃). Они количественно (без использования подгоночных параметров) описаны в рамках нестационарной модели Гинзбурга-Ландау с учетом градиентного слагаемого. Интересна отмеченная авторами [1] аналогия с космологической моделью образования “космических струн”: потенциал такой же, только параметры другие. Означает ли это, что процессы вселенского масштаба теперь можно изучать, не выходя из лаборатории? Здесь необходимо отметить, что еще в 1985 г. Войцех Цурек предложил изучать космологические сценарии на примере жидкого гелия [2], а Григорий Воловик даже написал об этом толстую книгу [3].

Л.Опенов

Принцип неопределенности в присутствии квантовой памяти

Из принципа неопределенности Гейзенберга следует, что результаты двух несовместных измерений (например, координаты и импульса) нельзя предсказать со сколь угодно высокой точностью – даже если мы располагаем полной информацией о состоянии квантовой системы. Это рассматривается как яркая демонстрация фундаментального отличия квантовой механики от классической. Здесь есть, однако, одно “но”: наша информация о системе предполагается классической и содержится в “классической памяти”. Если же измеряемая система А находится в состоянии, максимально перепутанном с состоянием другой квантовой системы В (“квантовой памяти”), то, как показано в работе [1], результаты обоих измерений можно предсказать точно. Доказательство этого утверждения основано на отрицательности квантовой условной энтропии запутанного состояния S(A|B). В общем случае оказывается, что конкретный вид соотношения неопределенностей определяется степенью запутанности состояний А и В. Получается так, что полнота нашего знания о системе не является абсолютной, а зависит от “наблюдателя” (классический он или квантовый, а, если квантовый, то – в какой мере). Новое обобщенное соотношение неопределенностей, полученное в [1], важно как для дальнейшего развития теории квантовой информации, так и для практических приложений (квантовая криптография). Им, по-видимому, заинтересуются и философы от науки.

МАНГАНИТЫ

Известно, что конкурирующие на микромасштабах взаимодействия вблизи точки фазового перехода приводят к впечатляющим макроскопическим эффектам. Примером тому служит колоссальное магнитосопротивление в манганитах, в которых противоборствуют две магнитные фазы с различными электропроводящими свойствами – металлическая и диэлектрическая. Следуя той же идеологии, исследователи из Rutgers Univ. (США) [1] получили значительное усиление магнитоэлектрических эффектов и, как пишет эксперт Американского физического общества [2], комментируя работу [1], это лишь первый шаг на пути к колоссальным магнитоэлектрическим эффектам.

В качестве объекта исследования в [1] были выбраны соединения Eu_1-xY_xMnO₃, представляющие собой перовскиты, в которых по мере увеличения содержания иттрия (с меньшим ионным радиусом, чем у европия) нарастают орторомбические искажения. Изменение кристаллической структуры приводит к перестройке магнитного упорядочения: так же, как и в материалах с колоссальным магнитосопротивлением, возникают две сосуществующие магнитные фазы.

Первая фаза характеризуется антиферромагнитным упорядочением с небольшим скосом намагниченностей подрешеток (рис. 1а), что приводит к существованию слабого ферромагнитного момента. Для второй фазы характерно наличие спиральной магнитной структуры – спиновой циклоиды (рис. 1б), нарушающей центральную симметрию кристалла. При этом создаются предпосылки для возникновения электрической поляризации. Такой механизм магнитоиндуцированного сегнетоэлектричества свойственен не только манганитам, но и широкому классу веществ, называемых “спиральными мультиферроиками”, о чем неоднократно писалось в ПерсТе [3].

Хрупкое равновесие между фазами может быть нарушено внешним воздействием. Так, приложенное электрическое поле, закручивая спины в спираль, расширяет пределы сегнетоэлектрической фазы, а магнитное поле помогает отвоевать дополнительные области в кристалле слабоферромагнитной фазе. В результате, взаимосвязь магнитных и электрических свойств материала ярко проявляется в разнообразных магнитоэлектрических эффектах. В связи с этим вспоминаются исторические события недавнего прошлого: сосуществование и конкуренция двух общественных систем, быть может, и не ведет к стабильности, зато, определенно, делает мир интереснее. 

А.Пятаков

спинтроника

Схематическое изображение
гибридного магнитного туннельного контакта из работы [1].
Здесь LAO – LaAlO₃, LSMO – La_2/3Sr_1/3MnO₃.

Магнитные полупроводники на основе органических молекул считаются перспективными материалами для нужд спинтроники, с которой связаны надежды на существенное расширение возможностей хранения и обработки информации. Проблема заключается в плохой совместимости таких полупроводников с обычными многослойными структурами. В работе [1] молекулярный ферромагнетик V(TCNE)_x с T_C » 400 К (V – ванадий, TCNE – тетрацианоэтилен) успешно использован для инжекции (поляризации) и регистрации спинов в гибридном слоистом устройстве со стандартной спинтронной геометрией (см. рис.) при T = 100 К. И все бы ничего, да вот только рабочая температура сильно не дотягивает до вожделенной комнатной…

    1. J.W.Yoo et al., Nature Mater. 9, 638 (2010).

ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ

Фуллерены действительно рождаются в космосе

Летом этого года в космосе впервые были обнаружены фуллерены [1] – как раз к 25-летию их открытия [2]!

Группа исследователей из Univ. of Western Ontario (Канада) и SETI Institute (США) под руководством астронома J. Cami изучила спектры туманности Тс 1, полученные с помощью космического телескопа Spitzer (рис. 1) с ИК-спектрографом (IRS), и отчетливо идентифицировали молекулы С₆₀ и С₇₀! Планетарная туманность Тс 1 находится в созвездии Жертвенника (Ara) в Южном полушарии, примерно на расстоянии 6500 световых лет.

На необычные эмиссионные ИК-спектры планетарной туманности Тс 1 (полученные, кстати, еще в марте 2005 г.) первым обратил внимание J.Bernard-Salas из Cornell Univ., (США). Он направил данные J.Cami и его коллегам, и те сразу узнали характерные черты знаменитых молекул. Результаты совместных исследований опубликованы в Science [3].

Планетарная туманность формируется в процессе эволюции звезды. Звезда рождается, когда сжимаются газ (в основном, водород) и пыль внутри холодной туманности. Затем в центре (ядре) звезды начинается термоядерный синтез; водород превращается в гелий. В таком состоянии звезда находится большую часть своей жизни – десятки миллиардов лет для звезд среднего размера (таких как Солнце). Когда израсходуется водород в ядре звезды, начинается горение водорода в оболочке. Звезда светится ярче, расширяется, превращается в красного гиганта. Ядро сжимается, температура его растет, начинаются термоядерные реакции с участием гелия, в результате которых образуется и углерод. Звездные ветры отрывают внешние слои (оболочки) красного гиганта, формируя планетарную туманность вокруг остатка звездного ядра. Постепенно планетарная туманность рассеивается, а ядро – теперь белый карлик - угасает… Существует планетарная туманность всего несколько десятков тысяч лет, но играет важную роль в химии и физике межзвёздного пространства, так как выбрасывает туда соединения углерода, азота, кислорода и др. Планетарная туманность звезд, богатых углеродом (иногда их называют углеродными), содержит множество разнообразных молекул, включая бензол, углеродные цепочки полиины, цианополиины (в том числе HC₁₁N); в такой среде возникают полициклические ароматические углеводороды (ПАН).

Планетарная туманность Тс 1, ИК-спектры которой исследовали авторы [3], - молодая туманность, белый карлик еще окружен плотными “облаками”. По данным IRS Spitzer внутренняя область этой туманности богата углеродом и обеднена водородом. Полученный ИК-спектр для полного диапазона длин волн (5-37 микрон) приведен на рис. 2.

Рис. 2. IRS Spitzer спектр Тс 1.
Красный пунктир – сглаживание кубическим сплайном фона от звездной пыли - аморфного углерода. Широкое плато между 11 и 13 мкм обусловлено SiC пылью, а для длин волн от 23 мкм и более - MgS.

Как уже говорилось выше, в спектрах планетарных туманностей, богатых углеродом, должны наблюдаться пики полициклических ароматических углеводородов, однако в спектре Тс 1 они полностью отсутствуют. Более того, нет даже следов простейших Н-содержащих молекул (таких как HCN и C₂H₂). Вместо этого имеются полосы С₆₀ (7.0; 8.5; 17.4 и 18.9 мкм) и более слабые полосы С₇₀. Непрерывный спектр для богатых углеродом звезд обычно обусловлен аморфным углеродом. ИК-спектр в диапазоне 5-23 мкм после вычитания этого непрерывного спектра приведен на рис.3. Красными стрелками показаны “четыре исторические ИК-полосы” С₆₀ [4], синими – четыре самые сильные изолированные полосы С₇₀. Из 174 возможных типов колебаний молекулы С₆₀ в ИК-области активны четыре, и все они обнаружены. “Спектр невероятно убедителен! Все четыре линии здесь, и С₇₀ здесь, невозможно поверить! Захватывающая статья!”, - так прокомментировал результаты H.Kroto, получивший в 1996 г. Нобелевскую премию за открытие фуллерена, [1].

Математическая обработка спектральных характеристик (определение интенсивностей полос) показала, что они соответствуют тепловому излучению при 330К для С₆₀  и при 180K для C₇₀. Затем исследователи сравнили длину волны в центре полос и ширину полос с различными лабораторными данными (известно, что эти параметры зависят от температуры). Оказалось, что спектральные характеристики спектра Тс 1 совпадают с аналогичными характеристиками, полученными в лабораториях при температурах, близких к 330К и 180K.

Рис. 3. IRS Spitzer спектр Тс 1 в диапазоне 5-23 мкм.
Красная и синяя кривые под экспериментальными данными – результаты моделирования авторами [3] теплового излучения для С₆₀  и C₇₀ при 330К и 180K, соответственно.

Такие небольшие температуры говорят о том, что излучение возникло не от свободных молекул в газовой фазе, а от молекул, находящихся в контакте с холодным веществом. Это подтверждается и тем, что в спектре нет полос от катионов и анионов; фуллерены нейтральные. Вероятно, они находятся на поверхности углеродных частиц, присутствующих в сброшенных оболочках звезды. При этом молекулы C₇₀ расположены дальше от центра (это возможно, если они образуются из С₆₀). Кстати, 100К – нижний предел для наблюдения с помощью IRS Spitzer, и уже лет через сто фуллерены могли стать для него слишком холодными! По словам J. Cami, “телескоп посмотрел в нужное место в нужное время” [1].

С помощью компьютерного моделирования авторы [3] оценили массу фуллеренов в туманности Тс 1. Оказалось, что для С₆₀ это примерно 5.8×10^-8, а для С₇₀ - ~ 4.7×10^-8 солнечных масс (то есть ~ 10²³ кг каждого вида, лишь в 60 раз меньше массы Земли!) Каждый вид фуллерена по расчетам исследователей составляет ~ 1.5% от всего углерода вокруг звезды – примерно столько же получалось из графита в первых лабораторных экспериментах. По-видимому, наличие или отсутствие водорода в среде, богатой углеродом, определяет, какие молекулы будут сформированы – ароматические углеводороды или фуллерены. В данном случае условия были идеальны для образования фуллеренов. Многолетние поиски увенчались успехом. Фуллерены действительно рождаются в космосе!

Это открытие еще раз напомнило о том, что победное шествие нанотехнологий началось с фундаментальных исследований молекул межзвездного пространства, казалось бы, таких далёких от практического применения…

О.Алексеева

1.      http://www.nasa.gov/spitzer

  2.     H.W.Kroto et al., Nature 318, 162 (1985).

  3.     J.Cami et al., Science 329, 1180 (2010).

  4.     Г.Крото, УФН 168, 343 (1998).

Электропроводность сетей однослойных нанотрубок

Как известно, электронные параметры однослойных углеродных нанотрубок (УНТ), образующихся при использовании стандартным методов синтеза, характеризуются значительным разбросом. Треть УНТ обладают металлическими свойствами, в то время как оставшиеся две трети являются полупроводниками с различными величинами ширины запрещенной зоны. Такой разброс параметров затрудняет разработки, направленные на создание элементов наноэлектроники на основе УНТ. Некоторого улучшения ситуации удается достичь в результате функционализации УНТ такими функциональными группами, которые переводят УНТ с металлическими свойствами в разряд полупроводника. Такая возможность продемонстрирована недавно в работе [1], выполненной в Univ. of Sydney, (Австралия),  авторам которой удалось изменить характер проводимости сети однослойных УНТ в результате их функционализации. С целью приготовления такой сети однослойные УНТ, подвергнутые ультразвуковой обработке в водном растворе HNO₃ (2.6 M), вводили в N-метил1-2-пирролидон (NMP). Полученную суспензию наносили на подложку SiO₂, покрытую сетью Ti/Au электродов.

Измерения электросопротивления этой сети проводили в двухконтактной конфигурации в температурном диапазоне от 4 до 300 К. Для улучшения контакта между УНТ и электродами использовали серебряную пасту. На качество контакта указывает низкое контактное сопротивления. С целью удаления адсорбатов образцы в течение суток выдерживали в вакууме. Результаты измерений сопротивления сети однослойных УНТ показаны на рис. 1.

Падающий характер измеренной зависимости является типичным для полупроводника. Обработка этой зависимости в координатах lnR - (T-T_s)^-1 и lnR – T^-1|4 (на вставках) указывает на механизм проводимости Мотта, связанный с трехмерным перескоком электронов от одного локализованного состояния к другому. Характер температурной зависимости сети кардинальным образом изменяется в результате обработки образцов азотной кислотой (рис. 2).

Обращает на себя внимание снижение сопротивления при комнатной температуре с 256 до 134 Ом. Наряду с этим температурная зависимость сопротивления изменяется с падающей на растущую. Такое поведение связано с модификацией электронной структуры УНТ в результате допирования и свидетельствует об изменении типа проводимости с полупроводникового на металлический.   

КОНФЕРЕНЦИИ

Научная сессия ОФН РАН, посвященная достижениям РФЯЦ-ВНИИЭФ в области физики высоких плотностей энергии
6 октября 2010 г. (11-00)

(ФИ им. П.Н.Лебедева РАН, Ленинский просп., 53, конференц-зал)

Программа

Р.И. Илькаев - Вступительное слово “О фундаментальных физических исследованиях в ВНИИЭФ”

А.Л. Михайлов - Гидродинамические неустойчивости в различных средах

Р.Ф.Трунин - Исследования экстремальных состояний металлов с помощью ударных волн

А.В. Ивановский - Взрывомагнитные генераторы энергии и их применение в научных исследованиях

А.М. Подурец - Рентгенографические исследования структуры веществ в ударных волнах

С.Г. Гаранин - Мощные лазеры в исследованиях физики горячей плотной плазмы и термоядерного синтеза

В.Д. Селемир - Физические исследования в сверхсильных магнитных полях

Л.С. Мхитарьян - Газодинамический термоядерный синтез

Web: http://www.gpad.ac.ru/

XIV Национальная конференция по росту кристаллов
6-10 декабря 2010 г., Москва, Россия

Конференция посвящена обсуждению фундаментальных и практических проблем создания новых неорганических, биоорганических, гибридных кристаллических материалов и систем, в том числе с использованием нанотехнологий, разработки приборов на их основе и вопросов инновационной деятельности.

Приём тезисов - до 15 октября 2010 года

Е-mail: nccg@ns.crys.ras.ru

Web: http://www.crys.ras.ru/nccg/