Tracing the evolution of two energy gaps in MgB2 with increasing disorder

Abstract

Magnesium Diboride (MgB2) is a material recently discovered to exhibit superconducting properties. A trace in the behavior of the energy gaps of this material is performed via numerical calculations by the establishment of a theoretical model based in the BCS theory. Bogoliubov/Valatin transformations are applied to treat the compound in its pure form; later on, when impurities are included, Anderson’s theory of dirty superconductors and Kim/Overhauser’s observations are implemented to describe the behavior of the energy gaps within the dirty limit. Finally, a weak localization correction, also worked out by Kim, is introduced when the concentration of impurities is increased. A comparison with experimental data is made. It is observed that inter-band scattering is predominant within the dirty limit while when the weak localization correction is adopted, intra-band scattering turns predominant.

El Diboruro de Magnesio (MgB2) es un material recientemente descubierto que exhibe propiedades superconductoras. Una descripción del comportamiento de las brechas de energía de este material es llevada a cabo usando cálculos numéricos por medio del planteo de un modelo teórico basado en la teoría BCS. Se aplican las transformaciones canónicas de Bogoluibov/Valatin para tratar el compuesto en su forma pura; luego, cuando se incluyen impurezas, la teoría de Anderson para superconductores “sucios” y observaciones de Kim/Overhauser son implementadas para la descripción del comportamiento de las brechas de energía dentro del límite sucio. Finalmente, se introduce una corrección por localización débil, también elaborada por Kim, cuando la concentración de impurezas se incrementa. Se hace una comparación con datos experimentales. Se observa que la dispersión inter-bandas predomina en el límite sucio mientras que cuando la corrección por localización débil es adoptada, la dispersión intra-bandas se torna predominante.