Photoemission und Röntgenabsorption zum Dotierungsverhalten der Bi-Hochtemperatur-Supraleiter

Hochtemperatursupraleiter zeichnen sich gegenüber konventionellen Supraleitern durch Sprungtemperaturen jenseits des flüssigen Stickstoffs aus. Ein Grund für den bisher ausbleibenden kommerziellen Durchbruch ist die noch ungeklärte Art der paarbildenden Wechselwirkung zwischen den Cooper-Paaren. Eine wichtige Basis zur Aufklärung dieses Phänomens in der Überprüfung geeigneter theoretischer Modelle stellt die Kenntnis der elektronischen Eigenschaften und insbesondere ihre Dotierungsabhängigkeit dar. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchung der besetzten und unbesetzten Zustandsdichten an der Fermi-Energie beschrieben. Zu diesem Zweck wurden drei Dotierungsserien des Wismutkupratsystems hergestellt und charakterisiert. Die experimentellen Untersuchungen erfolgten mittels Photoemissions- und Röntgenabsorptionsspektroskopie unter Anwendung der Synchrotronstrahlung. Hierbei wurde durch die Analyse der Kupfer L3-Absorptionskante die Löcherkonzentration in den Kupferoxydebenen spektroskopisch bestimmt. Es konnte für alle drei untersuchten Serien übereinstimmend eine charakteristische Entwicklung der besetzten und unbesetzten Zustandsdichten mit der Dotierung beobachtet werden. Formal vergleichbar mit der BCS-Theorie konnte dabei ein Zusammenhang zwischen Sprungtemperatur und Zustandsdichte für den Bereich unterdotiert bis optimal gefunden werden.