study of andreev reflections in tl2ba2cacu2o8/ag interfaces

4
Study of Andreev re¯ections in Tl 2 Ba 2 CaCu 2 O 8 /Ag interfaces F. Giubileo a , A. Jossa a , F. Bobba a, * , A.I. Akimenko b , G. Malandrino c , L.M.S. Perdicaro c , I.L. Fragala c , A.M. Cucolo a a Department of Physics and INFM Unit, University of Salerno, via S. Allende, 84081 Baronissi SA), Italy b B. Verkin Institute, National Academy of Science of Ukraine, 47 Lenin Ave., Kharkov 310164, Ukraine c Department of Chemical Science, University of Catania, viale Doria 6, 95125 Catania, Italy Abstract We have investigated the superconducting properties of Tl 2 Ba 2 CaCu 2 O 8 TBCCO) thin ®lms with T c q 0 P 104 K, by two dierent tunneling techniques. We have found that the c-axis conductance characteristics of high transparent Ag/TBCCO interfaces showed Andreev-like spectra with squared conductance maxima around zero energy and deep minima at the gap edge, D 20 mV. These features close for T ! T c . Then by means of in-plane S±I±S break junctions realized on the same ®lm, a zero bias conductance peak has been observed, signature of the d-wave character of this compound. In addition to this, subgap resonances for jV j 6 40 mV have been observed. Ó 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved. Keywords: Tunneling eect; Andreev re¯ection; Zero bias conductance peak; TBCCO thin ®lms 1. Introduction The magnitude of the energy gap and the pairing symmetry of high T c superconductors HTS) have been the subject of intensive studies in the 1990 years. Despite to the large eort invested, up to now both are not precisely determined and clarifying experiments are still of great interest. One of the most powerful tool used to reveal the superconducting density of states is the tunneling spectroscopy technique. However, soon after the discovery of cuprate superconductors, it resulted to be quite dicult to realize high quality all high T c junctions trilayers HTS±I±HTS), due to the short and anisotropic coherence length of these materials and because of the easy oxygen desorp- tion from the surface. In addition to this, HTS materials have complex lattice structures and cru- cial deposition conditions that make dicult to grow multilayers with sharp interfaces preserv- ing epitaxiality through the sandwich. Indeed, dierent tunneling techniques have been devel- oped to measure the transport properties of dif- ferent kinds of junctions realized with normal metals N), insulating layers I), superconducting materials S) in several con®gurations. Moreover, the study of planar S/N interfaces can provide useful information on the superconducting trans- port properties as well as on the gap width at the Fermi level. Physica C 367 2002) 170±173 www.elsevier.com/locate/physc * Corresponding author. Tel.: +39-89-96-53-10; fax: +39-89- 95-38-04. E-mail address: [email protected] F. Bobba). 0921-4534/02/$ - see front matter Ó 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII:S0921-453401)01030-9

Upload: f-giubileo

Post on 04-Jul-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

����� �� ����� � ������ � ���������������� ��������

�� �������� �� �� ���� �� �� ����� ��!� ��"� �#�$�#� �� �� %������ ��&�%��� '������ �� "�&� ������ �� ��%� ������ �

� ���������� �� ���� ��� ���� ����� ��������� ������� ��� �� �������� ���� !������� "��#� ���� � !� $��%�� ������&��� ������� ������ ������� �%������ �' (���� ����� )���%� * � +�� �%�����

� ���������� ,������� �������� ��������� ,������� ����� ���� +� -. /. ,������� ����

��������

(� )��� ����������� �)� ��*��������� *�*����� �� ������������� +�����, �)� -�$� .��) ���� � /�� 0/1 2�

�� �.� ��3��� ������ ���)�4���� (� )��� ���� �)�� �)� �5�6�� ��������� �)����������� �� )��) ���*���

�������� �������� �)�.�� �����5��#� �*���� .��) �4���� ��������� $�6�$� ���� 7�� ���� �� ���*

$��$� �� �)� ��* ����� � � ��/ $8� �)��� ������� ����� �� � � ��� �)� �� $��� �� �5*��� �9"9� ���#

:������ ����7�� � �)� ��$� -�$� � 7�� ���� ��������� *��# )�� ��� �������� ������� �� �)� �5.��� �)�����

�� �)�� ��$*���� " ������� �� �)��� �����* ������� �� �� ���1/ $8 )��� ��� �������� � �//� ;������

������ ��8� ��� ��)�� �������

)� 0���1 ������ �3���< ����� � �����< =�� ���� ��������� *��#< ����� �)� -�$�

� ���� ������

�)� $������� �� �)� ���� ��* �� �)�*���� ��$$��� �� )��) �� ��*���������+>��, )��� ��� �)� ���:��� �� ������� ������� ��)� 0??/ ����� @��*��� �� �)� ���� �3�� ���������* �� �. ���) �� �� *������� ����$��� ���������� �6*��$��� �� ����� �� ���� ��������� �� �)� $��� *�.���� ���� ���� �� ����� �)���*��������� ������ �� ������ �� �)� �������*�������*� ���)�4��� >�.���� ��� ���� �)��������� �� ��*��� ��*���������� �� �������

�� �� 4���� ��A���� �� ����7� )��) 4������ ��� )��)�� :������ +������� >��9"9>��,� ��� �� �)��)�� �� ������*�� ��)���� ����) �� �)���$������� �� ������� �� �)� ���� �6��� ����*5��� ��$ �)� ������� " ������� �� �)��� >��$������� )��� ��$*��6 ������� �������� �� ��5���� ��*������ �������� �)�� $�#� ��A���� ����. $��������� .��) �)�* �������� *����5�� �*���6������ �)���) �)� ���.��)� "�������3��� ������ ���)�4��� )��� ��� �����5�*�� �� $����� �)� ���*�� *�*����� �� ���5���� #��� �� :������ ����7�� .��) �$��$����� +B,� �������� ����� +",� ��*���������$������� +�, � ������ ��-�������� %�������)� ����� �� *��� ��B �������� �� *����������� ���$���� � �)� ��*��������� ���5*�� *�*����� �� .��� �� � �)� ��* .���) �� �)���$� ������

')����� � CDE +�//�, 0E/90EC

...�����������$��������*)���

!����*���� ���)�� ����F GC?5�?5?D5HC50/< ��6F GC?5�?5

?H5C�5/1�

23���� �������1 ���I�������� +�� �����,�

/?�051HC1�/��J 5 ��� ��� $���� � �//� ;������ ������ ��8� ��� ��)�� �������

'""F �/?�051HC1 +/0 ,/0/C/5?

�� ���������� �)� ������ ��������� ���������� ��*�������� :������ .��) )��)�����*��� ������ ����� *��� ������� �� $���5����������� ������ �)�#�$� �� 2��*.�:#+��2, )��� ������*�� � $���� �������� �)��)��� ���*�� �)���) � ��B ������� �� ������ �� ���) ����� �� �$�� � �����*������� K0L� �)� ��2 $���� �� � ������7����$�������� $���� �� ��B �������� .)��)����.� �� �� �������� �� ������� � ���� �������� �����)� �)� ����5��� ��$ *�� $�5������ +� ����, �� ���� +)��) ����, :�������)����� �)� #�� ������� �� ���) $���� �� �)���� �� �)� ����������9�� ���� �4������ ��)���� �)� �������F �)�� ����.� �� �� ���� �������� ��$ � ���� $������� ������� �� � ����:����� � �)� ��$� ��$�� .�� �� $���)�� �)�.��� ������� �� �)� ������� " �)�� .�� �� ��*������� �� ������ ������� �)� ����� � �����+�M, *����� � �)� ���������� �� �)� ���� ��5�� �� �)� ����$�� �)� *��������� �$*�������� ���) ��3��� ���$����� �� � ����� *�5����� �)�� $���� )�� ��� ���������� � �6*����������� �*���� � �)� )��) ���*��� ���$��� ������ �� )�� ��� �6����� �� >��9"9B ��>��9"9>�� :������ �� ������ ���)�� K�91L��#�� ��� ������ �)� ������*� �� �)� ��*�5�������� ��� *��$��� +�',� �������� �)����� �� ������ $���������� ���� � ���.���)� �5�6�� �� �)� ������ 5.��� �' �� �)� �$���� �)� �������� ���#� �� 2��)�.��� �����������)� ��������� ����� KHL� �)�.�� �)�� �)��4���� �����5��#� �*����$ �� $���-�� �� �)�7�� ���� ��������� *��# +=��', �**��� ���� ���� � �� /� .)��� �$*������ �� �)���� �� ��� ������� ��$ / �� ��1� ���) =��' �� � ���5���� �� �)� �5.��� �' ��$$��� ���� � ������� �)� ������� ����� ���� ������ +���, ��5$���� �� 7�� ���� KDL�

" �)�� ����� .� *���� �)� ������ �)���5�������� �� �.� ��3��� #��� �� :������ ����7��� �)� ��$� ������������� �)� -�$� ���5*�� $�����$��� ����� )��) ���*��� �5�6����B �������� �� �)� �45������ �9"9� ��:���5���� �$*����� ���# :������ +� , )��� ���*���$��� (� )��� ���� �)�� �)� ��$� �)�.�� �����5��#� �*����$� .)���� � �)� � ��5������� �)����������� � .���5������*�� =��'

��� �� �)� �5.��� ��$$��� �� �)� �' �� ��5������

� ��������� �����������

�)� ������������� +��5��0�, �)� -�$� .����. �6 ����� �)���) � ��$���� $���� ������)�$���� ��*� ��*������ +%��8@, �� �)�����$��*� ��3���� �**���)� �)� ������ $��������*������ �� %��8@ ��$ ���)���� �������$�+>)��� 0�0�0�H�H�H5)�6� ���5��15*����������������$�� ��H���00�015*����6����������, ����+����,� +>����� ������������, *������ � ���. *������ )��7����� ���� .��� ����� .��) ��������� �������� )����� @������ �� �)� ��*������*����� )��� ��� �*���� ����.)�� KEL�

�)� �)�����$ ��*� ��3���� ���* .�� �������� � � �*� ����� ��� � /�DE ��$ �6��� ����/ ��� �)� ������ ��$��*)�� .�� ���������� $�6�� ��3��� �.� �� �6��� �� ��� �����)� �)�����$ ��*� *����� .�� *������ �� �)�����C *���� � � $�6�� *�.�� �� �6����� )�����)� �����.�� �����)��$���F C����CF����F0���F����� �)� �)��#��� �� �)� -�$� ���� �)� �)�����$��*� ��3���� ���* .�� ����� 090�C �$�

�)� ��5��0� -�$� )��� ��� ��*������ �0/ 0/ $$� &����C +0 / /, ���������� �)� ����5�� ��5��*������ -�$� )��� � $��5��#� �������� �� )�$������� � ��$*������� �)��#����� $�*)����� ��� �)� .)��� ����

�)� ������ ����$�� ������ $��*)��������� ��$*��� ����� )���� � $��5��#� ��������)� N5�� ��3����� +NM@, *����� �*���� ����� 0� �)�.� ��� �)� *����� �� �)� +/ / 0, �5 ������� .)��) �������� �)� ��$���� �� .���5��������7��� )��)�� �5�6�� ������ ��5��0� -�$�� "�������� �)� NM@ *��� -��� �� �)� +0 / E, �5 ����� +�� � C0�1H, �)�.�� ��� *��#� �� � �1E�� �� ?/ �������� �� �6*����� �� ��������$�������� �)�� *����� �� �*���6��� ��.�) �� �)������ *)����

%�����$��� �� �)� ������� ��$*������ ����� �� �)� ������� ���� ������� ��� ����� ��*���������� �� �� �� �� � �)� 0//90/12 �� /��9/�H%���$� ����� ��*��������� � �������� ������� $��5���� :��� ����� ���#�� �)� ��$*�� �� ����7� �)� �9"9� ���� :����� �� �*���� � �)� ���� �� ���� 0�

�� 5�&4��� �� ��� 6 �� ���� , *+' "/��/# '�7 '* 0E0

� ��������� ������������

�)� ����� -�$� )��� ��� ���� �� ����7� �.���3��� #��� �� :������ � ��� �� �����������)� ��*��������� *�*����� �� ���) ��$*������ �)� -�$� .�� �)�$���� ���*����� � �)���5��. �������� ��-�� ��� ��3��� �5��������� ���� +�� ���� � $��)����� $��# � �)����*����� �����$,� �)� ���� .�� �� ����7� ��6*��$�� � .)��) �� *������� �� $����� �)���$� ��$*�� � �.� ��-�������F �)� ��B :��5��� +���� �)� �5�6��, �� ���� ���#�� �)���$*��� �)� �9"9� ��*� :����� ���� �)� �45*����� (� ������� $������ �)� ��3������ ��5������� �� $��� �� � �������� ����� �� ��� ���#5� *)��� ���)�4���

" ���� � .� �*�� �)� ��������� �)�����5������ $������ �� *��� ������������������������ �)� �*���� �)�. ��$� �$�#���� ���5

���� �� � �� ���#���� �� �������� ����� �)����� ��*� "����� �� ��. ��$*������� �.�*������ ��*� �� ��/ $8 ��-� � �4������������� ������� �)� ������� �� ������ �5����� �� �)� ��*��������� *�*����� �� �)������ -�$ ���� �� �**��� �� ��� �� .� .������� �)� ��*��������� �������� �������� ��������� ��$*������� �)��� �������� �������.��� ��.� ������� ����**���� �� � � ����)� *������� �)�*� �� �)�� ������ �������� �)�*���������� �)�� �.� ��$� �� ��������� �� �)������������ �� ������ ����. �)� ��*�������5�� ��*F ������ OO�������PP �M� �� ��*������ ���)� �4���� �������� .)��� �)� ��. �����5���� *��# ������ �� 7�� ���� �� �� ��� ����$� ��5�6�� ��������� �� �)� ������ �����"���� -�$ ������ ���)��� �� ���� � �$���$���������� �� �)� :����� �.�� ��$ �)� �5�6�� ��������

�)� ��$*����� ��*����� �*���� � �����+�, ��-$� �)�� �)� ������� ������� �� �������

���� 0� NM@ *���� �� � ������������� �)� -�$� �)�

*����� �� +/ / 0, *��#� ��-$� �)� )��) �5�6�� ���������

" �)� ���� �� �*���� �)� �������� �������� �)�.��

���� � /� � 0/1 2�

���� �� ������ �)����������� �� � ����������������

:����� �� ��3��� ��$*������� �� � � H 2 � �����5��#�

�4���� *��# �� �������� ��$���������� �� � �)���$�� ��

�)� ����������� �� 7�� �����

0E� �� 5�&4��� �� ��� 6 �� ���� , *+' "/��/# '�7 '*

������� �� �)� ��*������������� ������ ����� �� �)� ��$*����� ���)�� �)� ������� ������

� �)� ��$� ��$*��� $������ � �)� ��B��-������� .� )��� ���� ����7�� �45*��� �9"9� :������� ���� �)� ���#5:����� ���)�4���*������ �� %����� �� ;#� K�L� �� �6������� �� �� �)� ���� �� >�� �)� -�$� K?�0/L� �)�:������ .�� ��������� �� ������� �)� ��*�5�������� ��$*�� � )����$ ��4��� � ���� �� �)����������� $��)��� �� �� *������� �� ��)���� ��5���� :������ �)�� ��� ��$ )��) �� ��. ���5*���� ���$��

" ���� C .� �*�� �)� ������ �*����$ ���)� ��$� ����� -�$ $������ �� ��. ��$*��5���� � �)� �9"9� ��-������� �)� �45*������������ �� �)� ������ ���� �� $�6�$�7��� ���) #�� �� � K?�0/L� "����� �)� ������������������ �� ��-$�� �� �)� *����� �� �.���5��-�� 7�� ���� ��������� *��#� ��� ���)� ��$���� �� ��� �� �)� ��$� ������ �� *�5������ �� �5.��� ��*���������� "� �� ���� *��5����� �� ������ ��$� OO�������PP �������� �)��

�**�� �� �������� ����. �1/ $8 ����������)� *���������� �� $����*�� �M *�������� ��$��������� )��� ��� ������ �*���� � Q���������� ������ � � �)�.�� ���)�$��� ��*������� .��) �)�* ��*� �� �������� � � ���K00L� �)� ���� �)� �������� �� �)� �9"9� ���������� ���# :����� �**�� ����. �1/ $8� �� ����� ����$�� .��) �)� ��* .���) �� � � ��/$8� $������ �� �)� ��B �6*��$��� ���������������

� �����������

(� )��� ����7�� )��) ���*��� ��B :��5���� �� �9"9� � �� ����� �)� ��*���������*�*����� �� �)� ��$� ������������� �)� -�$��)� *����� �����5��#� �4���� *��# ��������� ��. ��$*����� �� �)� ��B :������ ������� ���* ����� �� ��/ $8 �� �)� ����� ��$*�����)�� ����� ���� ��-$�� �� �)� �6������ �� ��5����� �����* �������� � �)� �9"9� � ����.�1/ $8�

����������

K0L ��;� ������ %� ��#)�$� ��%� 2��*.�:#� ')��� M��� �

�H +0?��, 1H0H�

K�L Q� ���#�� �� 2��)�.���� ')��� M��� &���� E1 +0??H, C1H0�

KCL �>� N�� �>� %���� �� ���� ���� ')��� M��� � HC +0??D,

CD/1�

K1L �� &��.���� 8��� �)�$��#�� �� (���� ��*����� ����

���)��� 01 +�//0, MHC�

KHL �� 2��)�.��� �� ���� ')��� M��� � HC +0??D, �DDE�

KDL ��M� >�� ')��� M��� &���� E� +0??1, 0H�D�

KEL �� '��� �� ���� ;�� ')��� � � 0� +�///, 0/H�

K�L � %������ �(� ;#�� � �**�� ')��� H� +0?�H, C����

K?L ��%� ������� �� ������ ��"� �#�$�#�� ')��� M��� � D0

+�///, D?1�

K0/L %� ������ �� ���� ')����� � C10 +�///, 0H�?�

K00L Q���� '��$��� �� ���� ')��� M��� � H� +0??H, 0CH��

���� C� ��������� �*����$ $������ �� ��. ��$*�����

+� � E 2, �� �)� �9"9� ������������� ���# :������ ���5

�7�� � �)� ��$� -�$ �� ���� �� � )��� 7�� ���� ���������

*��# ��-$� �)� ��$���� �� ��� ��� �� �)� �5.��� ��$5

$��� �� �)� �'�

�� 5�&4��� �� ��� 6 �� ���� , *+' "/��/# '�7 '* 0EC