Superconducting systems of low dimensionality

Abstract

Özet DUŞUK BOYUTLU USTÜNILETKEN SİSTEMLER. M. Zafer Gedik Fizik Doktora Tez Yöneticisi: Prof. Salim Çıracı Eylül 1992 Son beş yılı üstüniletkenliğin altın devri olarak adlandırmak mümkündür. Bu alandaki en önemli iki gelişme bakır oksit ve fullerene üstüniletkenlerin bulunuşudur. Bu çalışmada, düşük boyutluluk vurgulanarak, bu malzemelerdeki bazı olası çift oluşturma mekanizmaları incelendi. İlk olarak, etkileşen kuvantum kuyu çiftlerinin elektrik alanındaki mümkün fazlarını belirleyebilmek için, eski bir problem, uzayda ayrılmış elektron-delik sistemi çalışıldı, ikinci olarak, mikroskopik bir model ve bu modelin Ginzbur-Landau şekliyle, değişken sayıda tabakalardan oluşan yapıların üstüniletkenlik geçiş sıcaklıkları ve dış manyetik alanlara tepkileri araştırıldı. Ayrıca bir tabakalar arası çiftleşme mekanizmasının, fonon aracılı tünelleme, üstüniletkenliğe yol açabileceği gösterildi. Son olarak, fullerene moleküllerinin küresel şekillerinin etkileri bir molekül üzerinde kısa menzilli çekici bir potensiyelle etkileşen iki fermiyon problemi çözülerek incelendi. Alkali metal katkılı fullerene'lerde gözlenen üstüniletkenliğin mümkün bir mekanizması olarak, elektronlarla moleküllerin ışınsal yöndeki titreşimlerinin etkileşimleri araştırıldı. mAnahtar sözcükler: Ustüniletkenlik, etkileşen kuvantum kuyu çiftleri, uzayda ayrılmış elektron- delik sistemleri, Kosterlitz-Thouless geçişi, Wigner kristali, uyartı yoğunlaşması, tabakalı üstüniletkenler, üstüniletken-yalıtkan üstünörgüleri, üstüniletken ince film leri, yüksek sıcaklık üstüniletkenleri, fonon aracılı tünelleme, elektron-fonon etkileşimi, fullerene'ler, bağlı-durum oluşumu, polaron, negatif U Hubbard modeli.

Abstract SUPERCONDUCTING SYSTEMS OF LOW DIMENSIONALITY M. Zafer Gedik Ph. D. in Physics Supervisor: Prof. Salim Çıracı September 1992 It is possible to call the last five years as the golden age of superconductivity. The two most important developments in the field are the discovery of copper oxide and fullerene superconductors. In this work, some possible pairing mechanisms for these materials are examined by giving emphasis on the reduced dimensionality. First, an older problem, spatially separated electron-hole system, is investigated to identify the possible phases in coupled double quantum well structures in electric field. Secondly, the superconducting transition temperature and response to external magnetic fields of layered systems with varying number of layers are studied by means of a microscopic model and its Ginzburg- Landau version. It is also shown that an interlayer pairing mechanism, phonon assisted tunneling, can induce superconductivity. Finally, effects of the spherical structure of fullerenes are examined by solving a two fermion problem on an isolated molecule where the particles interact via a short range attractive potential. As a possible mechanism of superconductivity in alkali metal doped fullerenes, coupling between electrons and the radial vibrations of the molecule is investigated.Keywords: Superconductivity, coupled double quantum wells, spatially separated electron-hole system, Kosterlitz-Thouless transition, Wigner crystal, exciton condensation, layered superconductors, superconductor-insulator superlattices, superconducting thin films, high temperature superconductors, phonon assisted tunneling, electron-phonon interaction, fullerenes, bound-state formation, polaron, negative U Hubbard model. n