Regensburg 2002 – scientific programme

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TT: Tiefe Temperaturen

TT 24: Neue und unkonventionelle Supraleiter: MgB₂

TT 24.3: Invited Talk

Friday, March 15, 2002, 11:15–11:45, H20

Elektron-Phonon-Kopplung und Supraleitung in MgB₂ und verwandten Diboriden — •R. Heid, K.-P. Bohnen und B. Renker — Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Festkörperphysik, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe

Die Entdeckung der Supraleitung in MgB₂ mit einem hohen T_c≈ 39K überraschte angesichts der Einfachheit der Gitterstruktur und der in der Klasse der Diboride bisher beobachteten kleinen bis fehlenden Übergangstemperaturen. Es stellt sich deshalb die Frage, ob die Supraleitung in MgB₂ noch im Rahmen der klassischen Theorie der Elektron-Phonon-Kopplung beschreibbar ist.

Wir präsentieren hier eine first principles Untersuchung der Gitterdynamik und Elektron-Phonon-Kopplung in MgB₂ und verwandten Diboriden im Rahmen einer Mixed-Basis-Pseudopotentialmethode auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie [1]. Vollständige Phononenspektren und Eliashberg-Funktionen α²F für MgB₂, für isostrukturelle Diboride und für das Mischsystem Mg_1−xAl_xB₂ werden diskutiert. Bei diesen Vergleichen erweist sich die Besonderheit von MgB₂ in einer ungewöhnlich starken Kopplung von in-plane B-Schwingungen an nicht vollständig gefüllten B-B-σ-Elektronenbänder, verknüpft mit einer sigifikanten Frequenzabsenkung (Renormierung) dieser Moden. Das hohe T_c kann durch Kombination dieser spezifischen Kopplung mit hohen mittleren Frequenzen der B-Schwingungen erklärt werden. Die theoretischen Ergebnisse werden von Neutronenstreumessungen der Phononenzustandsdichte sowie Raman-Messungen bestätigt.

[1] K.-P. Bohnen, R. Heid, B. Renker, Phys. Rev. Lett. 86, 5771 (2001)