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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 Tc≈ 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 Mg1−xAlxB2 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 Tc 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)