SUPERVISOR
Peyman Sahebsara,Farhad Fazileh
پیمان صاحب سرا (استاد راهنما) فرهاد فضیله (استاد مشاور)
STUDENT
Farid Karimi
فرید کریمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Study of phase transitions of Bismuth and Lanthanum based Superconductors with Ellisberg theory
High-temperature superconductor mechanism and the prediction of superconducting properties such as the critical temperature or superconducting energy gap are among important challenges in quantum theory. These superconducting properties depend on the electron-phonon coupling parameters. Cooper pairs have major role in the appearance of superconductivity, which are created by help of the electron-phonon interaction. More precisely, in conventional Superconductors below the critical temperature electron pairing is the result of the interaction between the Coulomb repulsion and the attraction of electron and phonon, hence the dominance of attraction causes electron-electron interaction. Cuprates are high-temperature and unconventional superconductors, which are mainly of type II superconductors. These are fundamentally strongly correlated electron systems, which are being studied by the Hubbard models and DMFT or DFT methods. Structure of cuprates is a layered structure, in which each layer having a different role in appearance of superconductivity. Some features of conventional superconductors are predicted by BCS theory. This theory can be obtained by applying a set of approximations to the Fr?hlich Hamiltonian, and we are only able to describe the problem in weak coupling regim. An alternative theory is presented by Eliashberg. Eliasberg theory is based on a set of equations by ignoring the approximations and limitations of the BSC theory. In this research, in the first chapter by begin by the Fr?hlich Hamiltonian and applying BCS limitation we will interduced BCS theory. In the next step, by using the electron-phonon Fr?hlich Hamiltonian, we achieve a set of Eliashberg standard equations that we used to obtain features for cuprates. Finally, we study Bismuth base and Lanthanum base cuprates, and analytical approaches, we calculate the electron-phonon spectral function or Eliasberg function as one of the important parameters of electron-phonon coupling for these cuprates, and consequently, using a set of approximations, we study as energy Gap and critical temperature. Prediction of superconducting properties such as the critical temperature or superconducting energy gap are one of utstanding challenges in quantum theory. These superconducting properties depend on the electron-phonon coupling paramets (EPC parametrs). Cooper pair as the effective factor in the appearance of superconductivity is created by the electron-phonon interaction, more precisely, in conventional Superconductors below the critical temperature electron pairing is the result of the interaction between the coulomb repulsio and the atractive electron-phono and the dominance of atraction. cuprates, as one of the High-Temprature and unconventional superconductors, which mostly of type II superconductores, have an important influence on the development of superconductivity. These superconductors are usually studied by using Hubbard Hamiltonian and either DMFT or DFT methodes. Cuprates have a layered structure, in which each layer having a different role in appearance of superconductivity. Some features of conventional superconductors are predicted by BCS theory. This theory can be obtained by applying a set of approximations to the Fr?hlich Hamiltonian, and only are able to describe weak coupling superconductors. An alternative to this theory is presented by Eliashberg. In Eliasberg theory a set of equations by ignoring the approximations and limitations of the BSC theory. In this thesis, in the first chapter by studying the Fr?hlich Hamiltonian and by applying BCS limitation we interduce BCS theory. In the next step, with the help of the electron-phonon Fr?hlich Hamiltonian , we achieve a set of Eliashberg standard equations that we used for obtain cuprates features .Finally, we study Bismuth base and Lanthanum base cuprates, and with the aid of the two analytical approaches, we calculate the electron-phonon Spectral function or Eliasberg function as one of the important parameter of electron-phonon couplingarameterfor these cuprates, and consequently, using a set of approximations, we study features of superconductors such as energy Gap and critical temprature.
سازوکار ابررسانایی دمای بالا و نیز پیش بینی ویژگی های ابررسانایی نظیر دمای بحرانی یا گاف انرژی ابررسانایی یکی از معماها در نظریه ی بس ذره ای کوانتمی است. این ویژگی های ابررسانایی به عامل جفت شدگی الکترون-فونون وابسته است. زوج کوپری به عنوان عامل مؤثر در ظهور ابررسانایی توسط برهم کنش الکترون-فونون ایجاد می شود، به طور دقیق تر در ابررساناهای متعارف در زیر دمای بحرانی جفت شدگی الکترونی نتیجه ای از اثر متقابل برهم کنش دافعه کولنی و برهم کنش جاذبه الکترون-فونون و غالب شدن جاذبه است. کوپرات ها به عنوان یکی از ابررساناهای دمای بالا و نامتعارف که اغلب از نوع IIهستند تأثیر مهمی در پیشرفت ابررسانایی گذاشته اند. مطالعه این دسته از ابررساناها معمولا? توسط مدل هابارد و DFTصورت می پذیرد. کوپرات ها دارای ساختار لایهای هستند، که هر لایه نقش متفاوتی در بروز پدیده ابررسانایی دارد. بسیاری از ویژگی های ابررساناهای متعارف توسط نظریه BCS پیش بینی می شوند. این نظریه با اعمال مجموعه ای از تقریب ها بر روی هامیتلونی فروهلیش به دست می آید و تنها قادر خواهد بود که دسته ای از ابررساناها با جفت شدگی ضعیف را توصیف کند. جایگزینی برای این نظریه توسط الیاشبرگ ارائه شده است. نظریه الیاشبرگ با نادیده گرفتن تقریب ها و محدودیت های BSCمجموعه ای از معادلات را تولید می کند. در این پایان نامه در فصل اول با مدل BCSآشنا خواهیم شد و با شروع از هامیلتونی فروهلیش و اعمال محدودیت های BCSبه رابطه ای برای دمای بحرانی ابررسانایی خواهیم رسید. در ادامه بار دیگر و به کمک هامیتلونی الکترون-فونون فروهلیش مجموعه معادلات استاندارد الیاشبرگ را به دست می آوریم و به کمک آن ها به معادلات الیاشبرگ برای کوپرات ها خواهیم رسید. در انتها به بررسی کوپرات های بیسموت پایه و لانتانیوم پایه می پردازیم و با کمک از دو رهیافت تحلیلی تابع طیفی الیاشبرگ را به عنوان پارامتر مهم در جفت شدگی الکترون-فونون برای این دسته از کوپرات ها محاسبه می کنیم و نتیجتاً با استفاده از مجموعه ای از تقریب ها ویژگی هایی نظیر دمای بحرانی و گاف انرژی ابررسانایی را برای آنها بررسی خواهیم کرد.