Электронные кинетические явления в ВТСП соединениях с примесями замещения и нестехиометрическими дефектами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ТАШЛЫКОВ Алексей Олегович

ЭЛЕКТРОННЫЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВТСП СОЕДИНЕНИЯХ С ПРИМЕСЯМИ ЗАМЕЩЕНИЯ И НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМИ ДЕФЕКТАМИ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2008 ии3456 1 ВТ

003456167

Работа выполнена в лаборатории полупроводников и полуметаллов Ордена Трудового Красного Знамени Институте физики металлов УрОРАН.

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук

Пономарев Анатолий Иванович

Официальные оппоненты:

Кандидат физико-математических наук Чарикова Татьяна Борисовна

Доктор физико-математических наук, профессор Москвин Александр Сергеевич

Доктор физико-математических наук Марченков Вячеслав Викторович

Ведущая организация:

Уральский государственный технический университет - УПИ (г. Екатеринбург)

Защита состоится 19 декабря 2008 г. в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620041, г. Екатеринбург, ГСП-170, ул. С. Ковалевской, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Лошкарева Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации обусловлена большим научным и практическим интересом к проблеме высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). С момента открытия явления ВТСП прошло более 20 лет, однако природа высокотемпературной сверхпроводимости остается не выясненной, и все еще нет единой теории, объясняющей все экспериментальные факты. Причиной этого является прежде всего то, что недостаточно выяснена физическая картина нормального состояния высокотемпературных сверхпроводников, что в свою очередь препятствует целенаправленному поиску материалов с более высокими критическими параметрами. Поэтому исследование физических свойств высокотемпературных сверхпроводников в нормальном состоянии является актуальной задачей.

Диссертационная работа посвящена исследованию проводимости, эффекта Холла, критического тока и магнитной восприимчивости керамических и монокристаллических соединений УВа2Си3Оу, №хСо02 и Ш2.хСехСи04+5.

Цель работы:

Получение новых данных об электронных свойствах нормального состояния керамических и монокристаллических соединений УВа2Си30у, №хСо02, №2.хСехСи04+8 с различными примесями замещения и нестехиометрическими дефектами в результате комплексного исследования кинетических свойств этих соединений и исследовать влияние низкотемпературного отжига на критические параметры в соединении УВа2Си30у.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- Изучить влияние степени легирования церием на транспортные свойства монокристаллических пленок Ш2.хСехСи04+5.

Провести измерения температурных зависимостей сопротивления монокристаллических пленок Кс12_хСехСи04+5 с различным содержанием кислорода с целью исследования влияния содержания нестехиометрического кислорода (8) на степень беспорядка в системе.

- Исследовать эффект Холла монокристаллических пленок №2. хСехСи04+5 для получения данных о концентрации носителей и их подвижности в зависимости от степени легирования церием (х) и содержания нестехиометрического кислорода (8).

- Выполнить экспериментальное исследование температурных зависимостей проводимости и критических параметров керамики УВагСизОу (у = 6.96, 6.90 и 6.50) с целью изучения влияния низкотемпературного отжига в атмосфере кислорода и атмосфере аргона на транспортные свойства и критические параметры керамики.

- Разработать и изготовить экспериментальную установку для измерения критических токов импульсным методом в ВТСП соединениях в области температур (4.2 - 77) К.

- Провести экспериментальное исследование температурных зависимостей сопротивления и магнитной восприимчивости серии керамических образцов ЫахСо02 (х ~ 0.57 - 0.72) для изучения влияния легирования натрием на транспортные и магнитные свойства керамик.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Обнаружено, что керамические образцы УВа2СизОу с кислородным индексом 6.96 при низкотемпературном отжиге (< 400 °С) подвержены распаду на богатую и бедную кислородом фазы. Установлено, что при таком распаде имеет место изменение резистивных свойств.

3. При исследовании температурных зависимостей сопротивления керамических образцов №хСо02 установлено, что верхняя граница области диэлектрического состояния в соединении ИахСоОг находится при х = 0.57.

4. При проведении комплексных исследований температурных зависимостей сопротивления и коэффициента Холла на серии монокристаллических пленок Кс12-хСехСиС>4+б, имеющих различную степень легирования церием (х = 0; 0.12; 0.15; 0.17; 0.20) и различное содержание нестехиометрического кислорода, установлено, что:

- для всех составов №2_хСехСи044й, легированных церием увеличение содержания кислорода (рост степени беспорядка в системе) приводит к существенному (на один-два порядка) росту сопротивления в проводящих плоскостях Си02 во всей исследованной области температур (1.8 К < Т < 300 К).

- в образцах Ш2.хСехСи04+5 с х = 0.12 и 0.15 основным типом носителей являются электроны, концентрация которых при изменении режима отжига не меняется. Рост сопротивления связан с уменьшением длины свободного пробега носителей.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Распад на фазы богатые и бедные кислородом, в результате отжига керамических образцов УВа2СизОу с кислородным индексом близким к семи, сопровождается изменением транспортных свойств и может привести как к снижению, так и к росту критических параметров (Тс, ]с). В магнитном поле В > 0.1 Т образцы, подвергнутые распаду, обладают более высокими значениями критической плотности тока, за счет пиннинга магнитных вихрей на частицах обедненных кислородом, которые образуются в ходе распада.

2. Верхняя граница области диэлектрического состояния керамических образцов №хСо02 находится при х = 0.57. В соединение №хСо02 с х = 0.57 имеет место наличие суперпозиций фаз: устойчивой фазы №0.5СоО2 с х = 0.5 со сверхрешеткой ионов натрия с размером ячейки -Д а х 2 а и фазы с х > 0.5.

3. Увеличение степени легирования церием кристаллов №2. хСехСи04+5 приводит к переходу из фазы антиферромагнитного мотовского изолятора (х = 0) сначала в металлическую (х > 0.12), а затем в сверхпроводящую фазу (х = 0.15, 0.17 и 0.20). Увеличение содержания кислорода в Ш2.хСехСи04+5 приводит к существенному (на один - два порядка) росту сопротивления во всей области температур, вплоть до комнатной, что соответствует росту степени беспорядка в системе.

Научная и практическая ценность работы.

1. Полученные результаты и их анализ позволяют систематизировать и расширить представления об электронных свойствах нормального состояния исследованных ВТСП соединений.

2. Полученные результаты исследования влияния низкотемпературного отжига керамики УВа2Си3Оу могут быть использованы для совершенствования технологии получения ВТСП-материалов с повышенной токонесущей способностью, в том числе, в сильных магнитных полях.

3. Разработанная установка может применяться для исследования критических токов ВТСП и полевых зависимостей критических токов.

Личный вклад автора

1. Подготовлены (нанесение контактов) образцы УВа2Си3Оу, №хСо02 и Кс12.хСехСи04-5 к измерениям транспортных свойств.

2. Разработана и собрана установка для измерения критических токов в ВТСП соединениях в интервале температур (4.2 ^ 77) К.

3. Измерены температурные зависимости сопротивления и критический ток керамики УВа2Си3Оу, проведена математическая обработка результатов. Результаты позволили определить влияние низкотемпературного отжига на транспортные свойства и критические параметры керамики УВа2Си3Оу.

4. Измерены температурные зависимости сопротивления поликристаллического кобальтита натрия с различным содержанием натрия. Математически обработаны результаты измерений, которые позволили определить влияние степени легирования натрием на транспортные свойства.

5. Измерены проводимость и коэффициент Холла на монокристаллических пленках Ш2-хСехСи04.5, что позволило в рамках модели автономных СиОг - плоскостей провести оценку степени беспорядка в системе.

Степень достоверности результатов, приведенных в диссертации, обеспечивается использованием аттестованных образцов, применением стандартных методик измерений на аттестованных приборах. Полученные результаты исследований согласуются с данными других работ, посвященных исследованию транспортных и магнитных свойств слоистых ВТСП.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на различных всероссийских и международных конференциях: «Современные проблемы сверхпроводимости» (Ялта, 2002), 14-й Уральской международной зимней школе по физике полупроводников (Екатеринбург, 2002), международной конференции «Материалы и механизмы сверхпроводимости и ВТСП» (Рио-Де-Жанейро, 2003), 33-м совещании по физике низких температур (Екатеринбург, 2003), Всеросийской научной конференции студентов физиков (Красноярск, 2003), международной конференции «Сильно корреллированные электронные системы» (Карлсруе, 2004), конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной

сверхпроводимости" (Звенигород, 2004), 15-й Уральской международной зимней школе по физике полупроводников (Екатеринбург, 2004), 4-ом молодежном семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, 2005), 16-й Уральской Международной зимней школе по физике полупроводников (Екатеринбург, 2006), 2-й международной конференции «Фундаментальные проблемы высокотемпературной

сверхпроводимости" (Звенигород, 2006), VIII-й Российской конференции по физике полупроводников (Екатеринбург, 2007).

Публикации.

Основные материалы диссертации опубликованы в шести рецензируемых изданиях, определенных Перечнем ВАК. Список научных статей приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Она содержит 120 страниц текста, в том числе 11 таблиц и 64 рисунка. Список цитируемой литературы включает 110 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цели работы, основные положения, выносимые на защиту, определена новизна полученных результатов, кратко изложено содержание работы.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена изложению современных представлений о строении кристаллической решетки и полученных к началу работы результатов исследования кинетических свойств YBa2Cu30y, NaxCo02 и Nd2.xCexCu04+5.

Вторая глава посвящена методике эксперимента и методике подготовки образцов. В ходе работы измерялись температурные зависимости сопротивления, эффекта Холла, магнитной восприимчивости, магнитососпротивления. Для керамических образцов YBa2Cu30y проводились измерения критического тока. Измерения температурных зависимостей сопротивления производились на автоматизированной установке, стандартным четырех контактным методом в области температур (1.8 - 300) К. Измерения температурных зависимостей коэффициента Холла и магнитосопротивления проводились на той же установке, при этом криостат с образцами помещался в магнитное поле, создаваемое электромагнитом. Магнитная восприимчивость поликристаллических образцов NaxCo02, была измерена на установке MPMS (Magnetic properties measurement system) в центре магнитометрии ИФМ.

Для изучения влияния низкотемпературного отжига на критические параметры керамики YBa2Cu3Oy была разработана и собрана экспериментальная установка для измерения критических токов в ВТСП соединениях при температурах (4.2 - 77) К. Для

предотвращения нагрева образца, вследствие наличия конечного (ненулевого) сопротивления подводящих контактов, измерения критического тока проводились в импульсном режиме.

Принцип действия установки следующий: через образец, находящийся в сверхпроводящей фазе пропускается импульс тока определенной величины. Если ток, пропускаемый через образец меньше величины критического тока образца, то образец не переходит в нормальную фазу, отклик на зондовых контактах отсутствует. При некоторой величине тока появляется отклик на зондовых контактах. Плотность критического тока определяется при делении величины критического тока на наименьшее поперечное сечение образца.

В третьей главе представлены результаты исследования кинетических эффектов в керамических соединениях УВагСизСЬ.у.

Были исследованы три пары керамических образцов УВа2Сиз07.у. Одни образцы из каждой пары были подвергнуты термической обработке в атмосфере кислорода при Т = 200 °С, другие - в атмосфере аргона при Т = 300 °С. После каждой термической обработки измерялась плотность критического тока _/„ и температурные зависимости сопротивления р(Т). Выбор атмосферы, в которой проводились отжиги, определялся тем обстоятельством, что, согласно рентгенографическим данным, кинетика распада сильно зависит от содержания кислорода в газовой фазе [1].

Температурные зависимости сопротивления керамического образца УВагСизОб^б после всех термических обработок в атмосфере кислорода имеют сверхпроводящий (СП) переход и имеют «металлический» ход (ф/УГ > 0). Увеличение времени термической обработки приводит к росту сопротивления образца в нормальной фазе. После 0.5 часов отжига в атмосфере кислорода критическая плотности тока возросла со 130 до 190 А/см2, температур СП-перехода увеличилась с 89 К до 91 К. Дальнейшее увеличение времени термообработки привело к снижению как ]с, так и Тс. Приведенный гравиметрический анализ показал, что изменения содержания кислорода в образце не происходило.

Повышение температуры СП-перехода и плотности критического тока при кратковременной термообработке можно объяснить окислением приграничных зерен или образованием в ходе распада фазы обогащенной кислородом. Дальнейшее ухудшение критических параметров может быть связано с протеканием распада в отдельных областях керамики, имеющих недостаток кислорода. Ухудшение критических параметров сопровождается увеличением сопротивления образцов в нормальном состоянии. После

термообработки в течение 5-10 часов не наблюдалось изменения ни Тс(т), ни]с(г) от времени. Такое поведение Тс(т) и]с(т) свидетельствует в пользу предположения, что распад происходит только в отдельных областях керамики.

Температурные зависимости образца УВа2Си306.96, отожженного в атмосфере аргона, имеют СП-переход и «металлическую» зависимость р(Т) (с1р/с1Т > 0) независимо от времени термообработки. Увеличение времени термообработки приводит к росту сопротивления образца в нормальной фазе. Температура СП-перехода, в отличие от температуры СП-перехода образца, отожженного в кислороде, остается постоянной в течение первых двух часов, а затем снижается. Критическая плотность тока практически линейно спадает с увеличением продолжительности термообработки. Происходящие изменения свойств после термообработки в аргоне также связаны с протеканием в системе распада, т.е. образованием фаз богатых и бедных кислородом.

Температурные зависимости сопротивления керамического образца УВа2Сиз069о, отожженного в атмосфере кислорода, отличаются от зависимостей предыдущих образцов тем, что после 5 часов обработки керамического образца УВа2Си3О690 в атмосфере кислорода сменился характер поведения р(Г) с «металлического» (с1р/с!Т > О) на «диэлектрический» (фЛ/Г < 0). Отжиг до 2 часов привел к небольшому снижению Тс (11 = О) и довольно значительному снижению у'с. Однако после отжига в течении 5 часов наблюдался резкий подъем значений критических параметров как Тс, так и /с до величин, характерных для керамики с кислородным индексом около семи. При этом увеличилось не только Тс (Я = 0), но и начало перехода в сверхпроводящее состояние. Дальнейшее продолжение термообработки вновь привело к снижению критических параметров. Подобный эффект можно объяснить тем, что после 2 часов отжига в керамике в ходе распада постепенно сформировалась обогащенная кислородом матрица в количествах, достаточных для обеспечения сквозной проводимости. Снижение критических параметров после 5-ти часов отжига сопровождается ростом сопротивления в нормальной фазе. Это свидетельствует об ухудшении межзеренной связанности из-за механических напряжений, возникающих в ходе распада. Кроме того, возникающие в ходе распада напряжения имеют место и в теле зерна, вследствие чего происходит искажение решетки матрицы. Это может быть причиной смены характера температурной зависимости сопротивления с «металлического» на «диэлектрический».

Образец УВагСизОбэд, отожженный в атмосфере аргона, имеет положительную производную с1р/с1Т в течение всего времени оташга.

Сопротивление в нормальной фазе по мере увеличения времени отжига увеличивается. Значение критических характеристик Тс и]с по мере увеличения времени отжига систематически падали. Распад в атмосфере аргона сопровождается значительно большими напряжениями по сравнению с атмосферой кислорода, особенно на межзеренных границах, что, вероятно, и является причиной существенных различий зависимостей Тс(т) и ]с(т) у образцов УВа2Си3Оу (у ~ 6.96 и 6.90), обработанных в атмосфере кислорода и образцов, отожженных в атмосфере аргона.

Сопротивление образца УВа2Си306 .50 в процессе всего времени отжига в атмосфере кислорода постепенно увеличивается. Постепенный рост сопротивления образца УВа2Си306.5о в атмосфере аргона на протяжении первых 5 часов сменяется резким его скачком на 4 порядка после десятичасовой обработки. Это связанно с тем, что в ходе обработки в атмосфере аргона возникают значительные напряжения на межзеренных границах, которые приводят к растрескиванию керамики по ним, вплоть до образования макротрещин.

Для образцов УВа2Си306 9о, обработанных в течение 5 и 7 часов в атмосфере кислорода и образца с кислородным индексом у = 6.96 не подвергавшегося распаду, были измерены полевые зависимости критической плотности тока (рис. 2).

в, т

Рис. 2. Полевые зависимости ]с: 1 - образец УВа2Си3069б; 2 и 3 — образцы, обработанные в атмосфере кислорода 5 . и 7 часов соответственно.

В отсутствие магнитного поля образец, не подвергнутый распаду, имеет большую критическую плотность тока, чем отожженные образцы. Однако в области полей В > 0.1 Т отожженные образцы обладают более высокими значениями критической плотности тока. Это может свидетельствовать о том, что образующиеся в ходе распада обедненные кислородом частицы играют роль центров пиннинга. Размер этих частиц сопоставим с длиной когерентности для соединения УВа2Си3Оу, что является условием для возникновения пиннинга на таких частицах.

Четвертая глава посвящена исследованию транспортных и магнитных свойств поликристаллических образцов №хСо02 с х = (0.57 - 0.72). Температурные зависимости сопротивления всех исследованных образцов, кроме образца с содержанием натрия х = 0.57 имеют металлический ход (ф#7>0), то есть сопротивление образцов с понижением температуры уменьшается. Ниже 70 К уменьшение сопротивления этих образцов становится более резким. Наблюдается явная корреляция между содержанием натрия в образцах и их сопротивлением, которое возрастает при увеличении содержания натрия в образце.

Все образцы, кроме Ыа^СоОз, в области низких температур (Т < 22 К для Као.6зСо02, Т < 27 К для Као.бзСоОг и Т < 26 К для N30.700002) имеют линейную зависимость сопротивления от температуры. Подобный эффект наблюдался в других работах [2, 3] и объяснялся авторами как не ферми-жидкостное поведение носителей заряда. Образец с уровнем допирования натрием х = 0.63 имеет также линейную зависимость сопротивления от температуры в диапазоне (70 - 234) К.

Поведение температурной зависимости сопротивления образца Мао.57Со02 кардинально отличается от зависимостей р(Т) других образцов, его сопротивление на несколько порядков выше. Температурная зависимость сопротивления этого образца имеет «диэлектрический» ход (с1р/с1Т<0) во всем температурном диапазоне. Подобное поведение сопротивления наблюдалось у образцов близкого состава в других работах. «Диэлектрическая» зависимость сопротивления наблюдалась в поликристаллических образцах Ыао.41Со02 и Као.4зСо02 [4], в монокристаллах Ка^вСоОг [5], в монокристаллах Иа^СоОг [2] и в образцах Иао^СоОг из прессованного порошка [6].

Исследование с помощью дифракции электронов состава Ма^СоОг [7] показало, что в нем образуется очень устойчивая сверхрешетка ионов натрия с размером ячейки -Л а х 2 а, где а — параметр решетки. Теоретические расчеты [8] показали, что на

упорядочение натрия в такую сверхрешетку затрачивается наименьшая энергия и образуется так называемый зарядо-упорядоченный диэлектрик.

Вследствие своей устойчивости, сверхрешетка ионов натрия (S а х 2 а) образуется во всех №хСоОг близких по составу к х = 0.5. Так исследования методом дифракции электронов образца Nao.55Co02 в работе [4] не выявили образования какой-либо сверхструктуры, а показали наличие в основном фазы NaojCoOj с устойчивой сверхрешеткой и фаз с содержанием натрия х >0.5. В нашем случае образец с содержанием натрия х = 0.57, по всей видимости, также состоит преимущественно из фазы Nao.5Co02 и фаз с х > 0.5. Этим объясняется диэлектрический характер поведения температурной зависимости сопротивления поликристалла. Диэлектрическая зависимость сопротивления наблюдалась в поликристаллических образцах NaxCo02 от х = 0.41 [4] до х = 0.51 [6]. При х = 0.6 [5] кобальтит натрия демонстрирует металлические свойства. Таким образом наши исследования поликристаллических образцов NaxCo02 с х = (0.57 - 0.72) позволяют утверждать, что максимальное содержание натрия в кобальтите натрия, при котором состав демонстрирует диэлектрические свойства составляет х = 0.57.

Измерения температурных зависимостей магнитной восприимчивости кобальтита натрия показали, что не наблюдается никакой корреляции между содержанием натрия в образцах и величиной магнитной восприимчивости. У всех образцов величина магнитной восприимчивости увеличивается с понижением температуры во всем температурном интервале (2 300) К, в том числе и у образца Nao.57Co02 обладающего диэлектрическими свойствами. В работах [6, 9, 10] у монокристаллических и порошковых образцов, имеющих диэлектрическую зависимость сопротивления, восприимчивость уменьшается с понижением температуры до температур Т = 90 К.

Ниже 50 К величина магнитной восприимчивости всех образцов резко возрастает. Подобный эффект можно интерпретировать наличием неконтролируемых магнитных примесей в образцах.

Магнитную восприимчивость металлической системы, такой как NaxCo02, можно описать уравнением [11]:

Х(Т)=Х0+С/(Т-9), (1)

где %о - температурно-независимая часть магнитной восприимчивости, С - постоянная Кюри, 0 - температура Кюри-Вейсса.

Для всех поликристаллических образцов NaxCo02 была вычислена температура Кюри-Вейсса, постоянная Кюри и Хо (табл. 1 ).

X хЮ4, emu/mol С, см3К/моль 0, К

0.57 4.8 0.118 -123

0.65 4.7 0.117 -71

0.70 3.2 0.085 -50

0.72 4.3 0.084 -43

Отрицательная величина температуры Кюри свидетельствует об антиферромагнитном взаимодействии ионов кобальта.

Пятая глава посвящена исследованию транспортных и магнитных свойств монокристаллических пленок Nd2-xCexCu04+s. Первая часть главы посвящена исследованию транспортных свойств Nd2_xCexCu04+5. Для наших целей была изготовлена серия высококачественных монокристаллических пленок Nd2.xCexCu04+g с различным уровнем легирования церием х = О, 0.12, 0.14, 0.15, 0.17 и 0.20. Образцы из каждой серии были подвергнуты термическим обработкам и разделялись на только что выращенные (as grown), оптимально отожженные в вакууме (reduced), t = 60 мин., Т = 780 °С, р = 10~2 мм. рт. ст. и отожженные в кислороде (oxidized), t = 60 мин., Т = 500 °С, р = 760 мм. рт. ст. Толщина пленок d = 1000 - 2000 А.

Измерения температурных зависимостей сопротивления нелегированного Nd2Cu04, который соответствует диэлектрической фазе, показали что все монокристаллические пленки Nd2Cu04 подвергнутые разным режимам отжига (в вакууме, в кислороде и as grown) имеют отрицательный коэффициент dp/dT. Сопротивление образца, отожженного в кислороде, в десять раз больше, чем сопротивление образца, отожженного в вакууме (Т = 77 К). Зависимости р(Г) этих образцов могут быть описаны законом р(Т) ~ ехр (АЕ/кТ) с энергией активации АЕ = 45 мэВ для образца, отожженного в кислороде Т = (76 + 146) К и АЕ ~ 25 мэВ Т = (65 + 177) К для образца, отожженного в вакууме. В первом случае найденная энергия активации втрое превышает тепловую энергию при Т — 146 К, во втором случае эти энергии сравнимы АЕ = кТ. Мы полагаем, что найденные значения энергии АЕ не являются шириной зонной щели, а являются активационными энергиями прыжковой проводимости. Для образца, отожженного в вакууме, зависимость Pab(T) в интервале Т = рб 131) К может быть описана так же законом р(Т) ~ ехр(Т/Г)'2, что может служить еще одним указанием на то, что проводимость носит прыжковый характер.

Измерения температурных зависимостей монокристаллических пленок Ndi.88Ceo.i2Cu04+5 показали, что в области низких температур (Т < 77 К) сопротивление неотожженного образца и образцов с оптимальным и промежуточным отжигом логарифмически зависит от

температуры. Это может служить указанием на то, что причиной небольшого увеличения сопротивления при понижении температуры является слабая локализация носителей тока в плоскостях Си02, обусловленная интерференционными квантовыми поправками к проводимости. Вторым признаком проявления слабой локализации носителей тока при низких температурах в этих образцах является отрицательное магнитосопротивление, которое в магнитном поле В = 5.5 Т составила ~ 10 %. Сопротивление образца, отожженного в кислороде, в области низких температур изменяется по закону р(Т) ~ ехр(Т(/Т)'/4, где Т0 -характеристическая температура, которая для этого образца Т0 = 448 К. Проводимость этого образца имеет прыжковый характер с переменной длиной прыжка.

Так как ВТСП — материалы демонстрируют отчетливо выраженные двумерные (20) свойства носителей тока в макроскопически трехмерных (30) - кристаллах, то естественно использование идеи физики неупорядоченных ТО - систем [12] при анализе явлений переноса в этих материалах.

В модели автономных Си02 плоскостей, 2ТУ — проводимость одной плоскости Си02 может быть получена из выражения

0*=со/РаЪ (3)

где раь - сопротивление вдоль плоскости аЬ, с0 - расстояние между плоскостями (с0 = 6 А). Из уравнения

о, = (е/И) Ы (4)

где е - заряд электрона, И - постоянная Планка, I — средняя длина свободного пробега носителей, кР - волновой вектор Ферми, можно вычислить величину к^, которая характеризует степень беспорядка в квазидвумерных системах [12].

Уменьшение нестехиометрического кислорода при отжиге в вакууме привело к уменьшению сопротивления и к росту параметра кр1, что свидетельствует об уменьшении степени беспорядка в системе.

Монокристаллические пленки ШизСео.^СиО^ являются оптимально легированным составом, имеют металлическую зависимость сопротивления и обладают сверхпроводящим переходом при оптимальном отжиге (рис 3).

О 50 100 150 200 250 300

Т,К

Рис. 3. Температурные зависимости сопротивления образцов Ndi.gsCeo.nCuC^+s: 1 - отжиг в кислороде; 2 - as-grown; 3,4 -промежуточный отжиг; 5 - оптимальный отжиг.

Зависимости р(Т) оптимально отожженного, неотожженного образца и образца имеющего промежуточный отжиг носят металлический характер (Ар/АТ > 0). Параметр kFl увеличивается от образца, отожженного в кислороде, (S ф О, kFl < 1) к оптимально отожженному образцу (S —> 0, к ¡Л ~ 56). Параметр kpl оптимально отожженного образца равен 56, что соответствует хорошему металлу. Температурная зависимость сопротивления р(Т) неотожженного образца, для которого kFl = 10.4, в интервале 16 К <Т <75 Л" хорошо описывается зависимостью р ~ 1пТ, что является признаком слабой локализации носителей при понижении температуры. Поведение этого образца ярко демонстрирует сосуществование слабой локализации носителей тока и сверхпроводимости, так как образец испытывает полный СП-переход (Тс = 3.0 1С). Исследование поведения СП-перехода этого образца в магнитном поле Blab до В = 5.5 Г показало, что этой величины магнитного поля недостаточно для перехода в нормальное состояние при самой низкой температуре опыта Т - 1.5 К. Критерием достижения нормального состояния при В = Вс2 явилось бы уменьшение сопротивления в полях В > Вс2. Однако сопротивление продолжало увеличиваться с ростом магнитного поля до В = 5.5 Т, т.е. Вс2 > 5.5 Т и оно еще выше для образцов с более высоким Тс.

Образец Ndi.85Ceo.i5Cu04+5, отожженный в кислороде, имеет параметр kFl < 1, то есть образец находится на диэлектрической стороне перехода металл - диэлектрик. Зависимость р(Т) для этого образца в интервале Т — (3 * 40) К может быть описана законом р ~ ехр (Тр/Т)'/2, что соответствует прыжковой проводимости.

Перелегированные церием неотожженные и оптимально отожженные образцы Nd2.xCexCu04+5 сх = 0.17их = 0.20 имеют металлическое поведение (dp/dT >0) температурных- зависимостей и СП-переход. Отжиг образца Nd183Ceo.i7Cu04+s в атмосфере кислорода привел к резкому росту сопротивления, что несомненно связано с появлением новых центров рассеивания — избыточных ионов кислорода, которые могут одновременно являться центрами локализации носителей тока. Зависимость р(Т) этого образца в широком интервале температур Т = (7-300) К описывается законом р ~ exp (T(/T)m, т.е. носители локализованы, а проводимость носит прыжковый характер. Зависимость р(Т) образца Ndi.83Ceo.i7Cu04+g, отожженного в вакууме, носит совершенно иной - металлический характер (dp/dT > О), образец имеет резкий СП-переход с шириной Т в А 1.4 К. Сопротивление образца при 15 К уменьшилось по сравнению с сопротивлением накислороженного образца в 104 раз (при Т~ 77 К~ в 1000 раз, при Г = 300 Я"~ в 200 раз).

Оптимально отожженный образец Ndi.8oCeo.2oCu04+5 имеет СП -переход. Обычно на фазовой диаграмме Т(х) граница СП-фазы для керамических образцов и объемных монокристаллов ограничивается интервалом х = 0.14-0.18, но у совершенных монокристаллических пленок толщиной ~1000 А она может быть расширена, так как при отжиге в вакууме избыточный кислород легче удалить из пленки, чем из объемного кристалла типичной толщины ~0.1 мм (l(f А).

С ростом содержания церия для оптимально отожженных монокристаллов Nd2.xCexCu04+s наблюдается переход из фазы антиферромагнитного мотовского изолятора (х = 0) сначала в металлическую, а затем в сверхпроводящую фазу (рис. 4).

s О г

0,15

0,10

0,05

0,00

оптимальным отжиг

х = 0.12^ V х = 0.20

А'-*

х= 0.15.'

и

10000

8000

2

6000 о

s

О

4000 2

£

2000

0 50 100 150 200 250 300 350

т, к

Рис. 4. Температурные зависимости сопротивления оптимально отожженных монокристаллических пленок №2.хСехСи04+5 с различной степенью легирования церием.

Вторая часть пятой главы посвящена исследованию коэффициента Холла. Измерения коэффициента Холла проводились при температуре 77 К в магнитном поле В = 1.5 Т, для некоторых образцов была измерена температурная зависимость коэффициента Холла. Из экспериментальных величин ртЫ (наименьшее значение сопротивления на зависимости р(Т)) и коэффициента Холла Яц была рассчитана проводимость одного СиОг-слоя ст, =(рт;„ /с0)~', а также

объемная п = (еЯну] и поверхностная (п1 -пхса) концентрации носителей тока (расстояние между слоями Си02 - с0 = 6 А). Значения коэффициента Холла, концентрации, длины свободного пробега и подвижности носителей представлены в табл. 2.

__Таблица 2.

X Отжиг р х юз Ом см кр1 Кнх104, см3/Кл Т= 77 К п*10"21, см'З а см2/Вс

0.12 В кислороде 1.4 1.1 - 17.7 3.53 3.1 1.5

0.12 Без отжига 0.20 7.8 - 17 3.67 21 8.5

0.12 Промежут 0.12 13.0 - 14.5 4.41 32 12.4

0.12 В вакууме 0.10 15.6 -18 3.43 43 18.2

0.15 В кислороде 2.3 0.7 -63 1 3.5 2.7

0.15 Без отжига 0.15 10.4 -5.7 11 16.2 3.57

0.15 Промежут 0.07 22.8 -2.5 24.5 24.0 3.65

0.15 Промежут 0.05 31 -3.2 19 36.5 6.52

0.15 В вакууме 0.03 56 -2.9 22 61.5 8.8

0.17 В кислороде 48.0 0.032 -

0.17 Без отжига 0.05 32 -

0.17 В вакууме 0.01 138 -0.37

0.20 В кислороде 2.0 0.12 + 0.06

0.20 В вакууме 0.095 | 16.5 + 0.09

Из табл. 2 видно, что сопротивление образца Ыс^^СецпСиОд, отожженного в кислороде (с наибольшим содержанием кислорода), примерно, на порядок больше, чем у остальных образцов с х = 0.12, а найденная концентрация электронов (в предположении одного типа носителей тока) мало меняется от образца к образцу и составляет п~(3.4-4.4) х 102' см'1, т.е., практически, одинакова во всех образцах. Лишний (нестехиометрический) кислород располагается в апексных кислородных узлах и создает хаотический примесный потенциал, который является дополнительным эффективным источником рассеяния и локализации носителей заряда. Заметим, что подвижность и длина пробега электронов в образце Ктс1188Се<и2Си04, отожженного в кислороде, в десятки раз меньше, чем в остальных

образцах, а параметр кр! = 1.1, то есть близок к границе перехода металл-диэлектрик. Поэтому при понижении температуры в области Т < 77 К рост сопротивления, обусловленный эффектами локализации в этом образце, выражен значительно сильнее, чем в остальных образцах Кс1188Се0.12СиО4. Коэффициент Холла у всех образцов Шк^Сео.иСиС^, кроме отожженного в кислороде, отличается не более, чем в двое, а их сопротивление в пять раз. Это означает, что изменение содержания кислорода в этих образцах в результате различных режимов отжига приводит, в основном, к изменению примесного рассеяния, мало влияя на концентрацию носителей тока. В тоже время для образца Ш^Сео.иСиОд, отожженного в кислороде, коэффициент Холла резко отличается от коэффициентов Холла остальных образцов этой серии, превышая их более чем в 10 раз. Это может быть связано с тем, что хаотический примесный потенциал, создаваемый избыточным кислородом в этом образце, настолько велик, что локализует носители тока.

Коэффициент Холла в оптимально отожженном образце Ш1.8зСео.17Си04 на порядок уменьшился по величине по сравнению с оптимально отожженным образцом с х = 0.15 и почти на два порядка по сравнению с образцом с х = 0.12 (см. таблицу 2). Можно полагать, что с увеличением содержания церия до х = 0.17 дырки начинают играть в проводимости заметную роль, в значительной степени компенсируя вклад электронов. Ясно, что в этом случае определять концентрацию носителей тока, оставаясь в рамках модели с одним типом носителей, не имеет смысла. Более того, при измерении эффекта Холла на образцах с л: = 0.20, обнаружено, что коэффициент Холла сменил знак на положительный. То есть в образцах такого состава преобладающий вклад в проводимость вносят дырки. Это согласуется с результатами большинства работ, описанных выше. На рис. 5 данные для набора керамических образцов из работы [13] дополнены нашими данными, а также значением Ян для оптимально отожженного образца с х = 0.22 из работы [14].

Полученные нами чрезвычайно малые значения Кц в образце с х = 0.20 (более чем на два порядка меньше, чем | Яц | как для х = 0.15 с Ян < 0, так и для х = 0.22 сЯн>0) свидетельствуют, на наш взгляд, о почти полной компенсации электронного и дырочного вкладов в эффект Холла именно для этого содержания Се.

В работах [15, 16, 17] изменение знака коэффициента Холла в кристаллах №2.хСехСи04+5 при х > 0.18 авторы связывали с перестройкой зонной структуры при увеличении содержания примеси замещения Се. Известно, что в нелегированном кристалле

0,0

0,1 0,2 * (С >)

Рис. 5. Зависимость коэффициента Холла от содержания церия в образцах. Светлые кружки - данные работы [18] (Т = 80 К); темные квадраты, светлые треугольники и звездочки - наши данные для различных режимов отжига (Т = 77 К); Темный ромб - данные работы [14] (Т = 77 К).

Nd2Cu04 самая верхняя заполненная валентная зона формируется из кислородных орбиталей 2р-типа, а пустая зона проводимости - из 3d-орбиталей типа (х - у2) меди. Эти зоны разделены энергетической щелью Eg=2 эВ, которую называют «щелью переноса заряда» (chargetransfer gap), так что нелегированный кристалл является диэлектриком. Легирование неизовалентной примесью церия приводит к двум эффектам: зона проводимости частично заполняется электронами, а потенциал примеси сильно возмущает периодический потенциал в Си02-плоскостях. Следствием этого возмущения являются локальные деформации купратных плоскостей [19] или понижение энергии Си1+ - состояний [16], что приводит к уменьшению щели переноса заряда и ее захлопыванию при х > 0.18. Таким образом, происходит своеобразный переход «легированный электронный полупроводник - металл» с перекрывающимися зонами и дырочной проводимостью. Можно ожидать, что вблизи перехода при х - 0.18 электронный спектр и явления переноса должны быть особенно чувствительны к нестехиометрическим нарушениям содержания кислорода, что соответствует нашим данным для образцов сх = 0.17, подвергнутых различным режимам отжига.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации:

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Экспериментально установлено, что отжиг керамических образцов YBa2Cu3Oy, с кислородным индексом у = 6.96, 6.90 и 6.50 в атмосфере кислорода и атмосфере аргона приводит к систематическому росту сопротивления в нормальной фазе для всех образцов вследствие распада на богатую и бедную кислородом фазы. Такое изменение величины сопротивления свидетельствует об ухудшении межзеренной связанности вследствие механических напряжений, возникающих в ходе распада. Характер поведения температурных зависимостей сопротивления образцов с у = 6.96 и 6.90 в процессе отжига в атмосфере аргона и кислорода не изменяется и остается «металлическим» (dp/dT > О). Исключение составляет образец YBa2Cu306.9(b температурная зависимость сопротивления которого после отжига в течении 7 часов в атмосфере кислорода изменилась на «диэлектрическую» (dp/dT < 0), вследствие возникновения механических напряжений в теле зерна.

2. Показано, что в результате отжига в атмосфере аргона керамических образцах YBa2Cu30y с у = 6.96 и 6.90 происходит снижение критических характеристик. В то же время отжиг в атмосфере кислорода керамических образцах YBa2Cu3Oy с у = 6.96 и 6.90 приводит к повышению критических параметров. Такая закономерность обусловлена окислением приграничных зерен или образованием в ходе распада обогащенных кислородом фаз. Установлено, что в магнитном поле В > 0.1 Т образцы, подвергнутые распаду, обладают более высокими значениями критической плотности тока, за счет пиннинга магнитных вихрей на частицах обедненных кислородом, которые образуются в ходе распада.

3. В результате выполненных комплексных исследований кинетических и магнитных свойств в керамических образцах NaxCo02 (х = 0.57, 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72) показано, что поведение температурной зависимости сопротивления образца NaxCo02 с х = 0.57 кардинально отличается от зависимостей р(Т) с другими составами: сопротивление образца сх = 0.57 выше на 1-2 порядка, а зависимость р(Т) имеет «диэлектрический» характер (dp/dT < О), в то время как р(Т) образцов с х = 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72 демонстрирует «металлическую» зависимость (dp/dT > О). Такое различие связано с тем, что в соединениях NaxCo02 с х = 0.57 имеет место наличие суперпозиций фаз: устойчивой фазы Nao.sCo02 с х = 0.5 со

сверхрешеткой ионов натрия с размером ячейки -Л а х 2 а и фазы с х >0.5.

4. В результате проведенных комплексных исследований температурных зависимостей сопротивления Раь(Т) в Си02 -плоскости на высококачественных пленках Ш2_хСехСи04+5 для широкого спектра значений 0 < х < 0.20 при варьировании режима отжига (содержания нестехиометрического кислорода) для каждого значения х установлено:

- с увеличением степени легирования церием кристаллы Кс12. хСехСи04+г испытывают переход из фазы антиферромагнитного мотовского изолятора (х = 0) сначала в металлическую (х > 0.12), а затем в сверхпроводящую фазу (х = 0.15, 0.17 и 0.20).

- для всех образцов, легированных церием, увеличение содержания кислорода приводит к существенному (на один - два порядка) росту сопротивления во всей области температур, вплоть до комнатной, что соответствует росту степени беспорядка в системе.

- для образцов Ш2.хСехСи04+5 с 0.12 < х < 0.20, оптимально отожженных в вакууме наблюдается положительный температурный коэффициент сопротивления в нормальной фазе с преимущественно квадратичной по Г зависимостью р(Т). С другой стороны, в образцах, отожженных в среде с избытком кислорода, р(Т) имеет отрицательную производную (с1р/с1Т < 0) вплоть до комнатной температуры, что свидетельствует о сильной локализации носителей. Для неотожженных и имеющих неоптимальный отжиг образцов -ситуация промежуточная: «металлическое» поведение р(Г) при Т > (50 - 100) К к эффекты слабой локализации при Г < (50 - 100) К с логарифмической температурной зависимостью сопротивления.

Таким образом, в результате комплексного исследования кинетических свойств изученных ВТСП материалов было установлено, что изменение содержания легирующей примеси и нестехиометрических дефектов приводит к кардинальному изменению механизма проводимости в нормальном состоянии соединений Ш2.хСехСи04+з и №хСо02, и существенно влияет на критические параметры керамики УВа2СизОу.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пономарев А.И., Игнатенков А.Н., Чарикова Т.Е., Ташлыков А.О., Редкина К.С., Сабирзянова Л.Д., Харус Г.И., Шелушинина Н.Г. Иванов А.А.. Сопротивление и эффект Холла в монокристаллических пленках Ш2_хСехСи04+8 с различным содержанием кислорода // ФММ. - 2003. - т.95. - №6. - С. 551-561.

2. Ponomarev A.I., Harus G.I., Charikova T.B., Ignatenkov A.N., Sabirjanova L.D., Shelushinina N.G., Tashlykov A.O., Redkina K.S.. Superconductivity and localization in Nd2.xCexCu04+5 // Mod. Phys. Lett. -2003. -B17.-P. 701-707.

3. Charikova T.B., Ignatenkov A.N., Ponomarev A.I., Tashlykov A.O., Redkina K.S., Shelushinina N.G., Ivanov A.A.. Effect of nonstoichiometric disorder on the transport properties of Nd2.xCexCu04+6 single crystal films. //Physica C. -2004. - v. 408-410. - P. 372-373.

4. Пономарев А.И., Чарикова Т.Б., Игнатенков A.H., Ташлыков А.О., Иванов А.А.. О природе анизотропии сопротивления монокристаллов Nd2.xCexCu04+5 с разным содержанием церия (х) и кислорода (5) // ФНТ. - 2004. - т. 30. - С. 1180-1186.

5. Charikova Т.В., Ignatenkov A.N., Ponomarev A.I., Tashlykov A.O., Khrustov A.V., Shelushinina N.G., Ivanov A.A.. Influence of the doping on anisotropy of the transport properties in layered Nd2.xCexCu04+s and Ca2.xSrRu04 single crystals // Physica B. - 2005. - v. 359-361. - P. 445-447.

6. Бобылев И.Б., Зюзева H.A., Ташлыков A.O., Пономарев А.И., Романов Е.П. Влияние низкотемпературного распада на резистивные свойства керамики Ba2YCu307+5 // ФММ. - 2007. - т. 103. - №6. - Р. 599-603.

7. Ташлыков А.О., Пономарев А.И., Чарикова Т.Б., Игнатенков

A.Н. Электросопротивление и магнитная восприимчивость поликристаллических образцов NaxCo02 с различным содержанием натрия // Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости. Сборник расширенных тезисов 1-й междунар. конф. 18-22 октября 2004 г. - Москва, 2004. - с. 246-247.

8. Ташлыков А.О., Чарикова Т.Б., Пономарев А.И., Кожевников

B.JI. Электросопротивление и магнитная восприимчивость поликристаллических образцов NaxCo02 // Сборник тезисов 16-й Уральской международной зимней школы по физике полупроводников 2006 г. - Екатеринбург, 2006г. - с. 201.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Бобылев И.Б., Зюзева Н.А., Сударева С.В., Романов Е.П. Влияние парциального давления кислорода на низкотемпературный распад фазы YBa2Cu307_y. // Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов. Сборник докладов X Международного семинара 18-22 апреля 2005. -Екатеринбург, 2005. - с. 110-117.

[2] Wang С.Н., Chen Х.Н., Luo J.L., Liu G.T., Lu X.X., Zhang H.T., Wang G.Y., Luo X.G., Wang N.L. Dimensional crossover and anomalous

magnetoresistivity of superconducting NaxCo02 single crystals // Phys. Rev. B.-2005.-v. 71.-p. 224515.

[3] Hasan M.Z., Chuang Y.-D., Qian D., Li Y.W., Kong Y., Kuprin

A., Fedorov A.V., Kimmerling R., Rotenberg E., Rossnagel K., Hussain Z., Koh H., Rogado N.S., Foo M.L. and Cava R.J. Fermi surface and ouasiparticle dynamics of Nao.7Co02 investigated by angle-resolved photoemission spectroscopy // Phys. Rev. Lett. - 2004. - v. 92. - n. 24. -pp. 246402.

[4] Shi Y.G., Yang H.X., Huang H„ Liu X. and Li J.Q. Superconductivity, charge ordering, and structural properties of a- and |3-NaxCo02y(H20, D20) // Phys. Rev. B. - 2006. - v. 73. - p. 094505.

[5] Sugiyama J., Brewer J. H., Ansaldo E. J., Hitti B., Mikami M., Mori Y., Sasaki T. Electron correlation in the two-dimensional triangle lattice of NaxCo02. // Phys. Rev. B. - 2004. - v. 69. - p. 214423.

[6] Pedrini B., Gavilano J.L., Weyeneth S., Felder E., Hinderer J., Weller M., Ott H.R., Kazakov S.M. and Karpinski J. Magnetic phase transition at 88 K in Nao.5Co02 revealed by 23Na NMR investigated. // Phys. Rev. B. - 2005. - v. 72. - p. 214407.

[7] Zandbergen H.W., Foo M., Xu Q., Kumar V. and Cava R.J. Sodium ion ordering in NaxCo02: electron diffraction study // Phys. Rev.

B. - 2004. - v. 70. - p. 024101.

[8] Peihong Zhang, Rodrigo B. Capaz, Marvin L. Cohen, and Steven G. Louie. Theory of sodium ordering in NaxCo02. // Phys. Rev. B. - 2005. -v. 71.-p. 153102.

[9] Foo M.L., Wang Y., Watauchi S., Zandbergen H. W., Tao H., Cava R. J., and Ong N. P. Charge Ordering, Commensurability, and Metallicity in the Phase Diagram of the Layered NaxCo02. // Phys. Rev. Lett. - 2004. - v. 92. - n. 24. - p. 247001.

[10] Viciu L., Bos J. W. G., Zandbergen H. W., Huang Q., Foo M. L., Ishiwata S., Ramirez A. P., Lee M., Ong N. P., and Cava R. J. Crystal structure and elementary properties of NaxCo02 (x=0.32, 0.51, 0.6, 0.75, and 0.92) in the three-layer NaCo02 family // Phys. Rev. B. - 2006. - v. 73.-pp. 174104-174114.

[11] Ray R., Ghoshray A., Ghoshray K. Co NMR studies of metallic NaCo204 // Phys. Rev. B. - 1999. - v. 59. — p. 9454.

[12] Lee P.A., Ramakrishnan T.V. Disordered electronic systems // Rev. Mod. Phys. - 1985. - v. 57. - pp. 287-337.

[13] Tokura Y., Takagi H., Ushida S. Superconductivity produced by electron doping in Cu02 - layered compounds // Nature (London). - 1989. - v. 337. - p. 345.

[14] Xu X.Q., Mao S.N., Jiang Wu. Oxygen dependence of the transport properties of Nd1.78Ceo.22Cu04±s // Phys. Rev. B. - 1996. - v. 53. -pp. 871-875.

[15] Wang Z.Z., Chien T.R., Ong N.P.. Tarascon M. and Wang E.. Positive Hall coefficient observed in single-crystal Nd2-jtCejCuO4.Gr at low temperatures // Phys. Rev. B. - 1991. - v. 43, pp. 3020-3025.

[16] Ivanenko O.M., Mitsen K.V. Modification of electron spectrum and properties of HTSC during doping. // J. Superconductivity. 1994. - v. 7. - n. 3. - pp. 627-630.

[17] Matsuno S., Kamimuro H. Electronic structure of Nd2Cu04 and its physical properties. // J. Superconductivity. - 1994. - v. 7. - n. 3. - pp. 517-519.

[18] Takagi H., Ushida S. and Tokura Y. Superconductivity Produced by electron doping in Cu02 - Layered compounds // Phys. Kev. Lett., -1989.-v. 62.-№10.-pp. 1197-1200.

[19] Jiang Wu, Mao S. N., Xi X. X., Xiuguang Jiang, Peng J. L., T. Venkatesan5, Lobb C. J., and Greene R. L. Anomalous Transport Properties in Superconducting Ndi8JCe0.ijCuO4BiOr // Phys. Rev. Lett. -1994-v. 73.-pp. 1291-1294.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН заказ 6 7 Тираж 100 объем 1 печ. л. Формат 60x84 1/16 620041 г. Екатеринбург ГСП-170, ул. С.Ковалевской, 18

Введение.

1 Структура и электронные свойства ВТСП соединений (литературный обзор)

1.1 Структура Ш2-хСехСи04+й.

1.2 Структура УВа2Сиз07-х.

1.3 Структура КахСо02.

1.4 Транспортные и магнитные свойства Ш2-хСехСи04+5.

1.5 Транспортные свойства УВагСизОу-х и плотность критического тока.

1.6 Транспортные и магнитные свойства КахСоС>2.

2 Методика эксперимента и приготовление образцов.

2.1 Установка для исследования транспортных свойств ВТСП соединений.

2.2 Установка для измерения температурной зависимости эффекта Холла.

2.3 Измерение магнитной восприимчивости.

2.4 Установка для измерения критических токов в сверхпроводниках.

2.5 Приготовление керамических и монокристаллических образцов.

2.5.1 Приготовление монокристаллических пленок Ш2-хСехСи04+5.

2.5.2 Приготовление керамических образцов УВагСизС^.х.

2.5.3 Приготовление керамических образцов КахСо02.

2.5.4 Подготовка образцов к измерениям.

2.6 Погрешность определения измеряемых величин.

3 Кинетические эффекты в керамических соединениях в УВа2Сиз07.х.

3.1 Влияние низкотемпературного отжига на критические параметры УВагСизСЬ-х.

4 Кинетические эффекты и магнитные явления в МахСо02.

4.1 Электропроводность КахСоОг.

4.2 Магнитная восприимчивость №хСоОг.

5 Сопротивление и эффект Холла в монокристаллических пленках N<¿2хСехСи04+5.

5.1 Сопротивление монокристаллических пленок №2-хСехСи04+5 с разным содержанием кислорода.

5.1.1 Ш2-хСехСи04+8, х = 0.

5.1.2 Ш2-хСе.хСи04+5, х = 0.12.

5.1.3 Ш2-хСехСи04+5, х = 0.15.

5.1.4 Ш2-хСехСи04+й, х = 0.17 и х = 0.20.

5.2 Эффект Холла в монокристаллических пленках Ш2-хСехСиС>4+5 с разным содержанием кислорода.

С момента открытия в 1986 г. Беднорцем и Мюллером [1] явления высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) прошло уже более 20 лет, но до сих пор эта тема остается актуальной. Несмотря на то, что опубликовано уже более нескольких десятков тысяч работ, касающихся проблем ВТСП, все еще нет единой теории, объясняющей все экспериментальные факты. Причиной этого является прежде всего то, что недостаточно выяснена физическая картина нормального состояния высокотемпературных сверхпроводников, что в свою очередь препятствует целенаправленному поиску материалов с более высокими критическими параметрами. Поэтому исследование физических свойств высокотемпературных сверхпроводников, в том числе и в нормальном состоянии, является актуальной задачей.

Целью настоящей диссертации было получение новых данных об электронных свойствах нормального состояния керамических и монокристаллических соединений УВа2Си3Оу, КахСо02, Кс12.хСехСи04+5 с различными примесями замещения и нестехиометрическими дефектами в результате комплексного исследования кинетических свойств этих соединений и исследование влияния низкотемпературного отжига на критические параметры в соединении УВа2СизОу.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- Изучить влияние степени легирования церием на транспортные свойства монокристаллических пленок Ш2хСехСи04+5.

- Провести измерения температурных зависимостей сопротивления монокристаллических пленок Нс12хСехСи04+5 с различным содержанием кислорода с целью исследования влияния содержания нестехиометрического кислорода (5) на степень беспорядка в системе.

- Исследовать эффект Холла монокристаллических пленок Ыс12-хСехСи04+5 для получения данных о концентрации носителей и их подвижности в зависимости от степени легирования церием (х) и содержания нестехиометрического кислорода (5).

Выполнить экспериментальное исследование температурных зависимостей проводимости и критических параметров керамики УВа2Си3Оу (у = 6.96, 6.90 и 6.50) с целью изучения влияния низкотемпературного отжига в атмосфере кислорода и атмосфере аргона на транспортные свойства и критические параметры керамики.

- Разработать и изготовить экспериментальную установку для измерения критических токов импульсным методом в ВТСП соединениях в области температур (4.2 - 77) К.

- Провести экспериментальное исследование температурных зависимостей сопротивления и магнитной восприимчивости серии керамических образцов ЫахСо02 (х = 0.57 - 0.72) для изучения влияния легирования натрием на транспортные и магнитные свойства керамик.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Первая глава посвящена обзору литературы, в ней кратко изложены современные представления о строении кристаллических решеток УВа2Си3Оу, ЫахСо02 и Ис12.хСехСи04+5 и имевшихся к началу работы результатов исследования транспортных и магнитных свойств этих слоистых соединений. Во второй главе описаны методика подготовки образцов к измерениям, экспериментальная установка для исследования критических токов в ВТСП соединениях и установки для исследования гальваномагнитных эффектов: проводимости, эффекта Холла и магнитосопротивления. Третья глава посвящена исследованию кинетических эффектов и критических параметров Тс и ]с в керамических соединениях в ¥Ва2Си307х. В ней показано как отжиг влияет на транспортные свойства керамики, на её критические параметры. Четвертая глава посвящена исследованию влияния степени легирования натрием ЫахСо02

Результаты исследования магнитной восприимчивости показали, что восприимчивость поликристаллических образцов №хСо02 с содержанием натрия х = (0.57 0.72) подчиняются закону Кюри-Вейсса, отрицательная величина температуры Кюри-Вейсса говорит об антиферромагнитном взаимодействии ионов кобальта.

Таким образом в результате выполненных комплексных исследований кинетических и магнитных свойств в керамических образцах ЫахСо02 (х = 0.57, 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72) обнаружено, что поведение температурной зависимости сопротивления образца №хСо02 с х = 0.57 кардинально отличается от зависимостей р(Т) с другими составами: р(Т) образца с х = 0.57 выше на 1-2 порядка и имеет «диэлектрический» ход (с1р/с1Т < 0), в то время как р(Т) образцов с х = 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72 демонстрирует «металлическую» зависимость (с1р/с1Т > 0). Такое различие связано, по видимому, с тем, что* в соединениях №хСо02 с х = 0.57 имеет место наличие суперпозиций фаз: устойчивой фазы №0.5СоО2 с х = 0.5 со сверхрешеткой ионов натрия, с размером ячеики л/3 а х 2 а и фазы с х > 0.5. Верхняя граница диапазона легирования церием, при котором кобальтит натрия обладает «диэлектрическими» свойствами определена величиной х = 0.57.

5 Сопротивление и эффект Холла в монокристаллических пленках Nd2xCexCu04+8

5.1 Сопротивление монокристаллических пленок Nd2xCexCu04+5 с разным содержанием кислорода

В этой главе представлены результаты измерений температурных зависимостей сопротивления серии монокристаллических пленок Nd2 xCexCuC>4+8 с различным уровнем легирования церием х = О, 0.12, 0.14, 0.15, 0.17 и 0.20 и с разным содержанием кислорода в интервале температур Т — (1.5 + 300) К. Как уже упоминалось в гл. 1, сопротивление Nd2.xCexCu04 демонстрирует изменение поведения р(Т) от «диэлектрического» поведения при х = 0 до «металлического» при х = 0.2. Таким образом нами был охвачен весь диапазон изменения резистивных свойств Nd2xCexCu04+5.

5.1.1 Nd2-xCexCu04+8, х = 0.

Рассмотрим поведение нелегированного Nd2CuC>4, который соответствует диэлектрической фазе. На рис. 49 приведены температурные зависимости сопротивления раь(Т) для трех нелегированных монокристаллических пленок Nd2Cu04 подвергнутых разным режимам отжига: в вакууме, в кислороде и as-grown.

Ii-1-1-1i-1-1i-1iiii

0 50 100 150 200 250 300

T, К

Рис, 49. Температурные зависимости сопротивления образцов NcUCuC^: 1 - отжиг в атмосфере кислорода; 2 - as-grown; 3 - оптимальный отжиг (таблица

3).

Видно, что коэффициент dp/dT отрицателен для всех трех образцов в интервале Т = (50 + 300) К, а сопротивление образца, отожженного в кислороде, в десять раз больше, чем сопротивление образца, отожженного в вакууме. Тем не менее, эти зависимости р(Т) могут быть описаны законом р(Т) ~ ехр (АЕ/кТ) с энергией активации АЕ = 45 мэВ для образца, отожженного в кислороде Т — (76 J46) К и ДЕ = 25 мэВ Т = (65 + 177) К для образца, отожженного в вакууме. В первом случае найденная энергия активации втрое превышает тепловую энергию при Т = 146 К, во втором случае эти энергии сравнимы ДЕ = кТ. Мы полагаем, что найденные значения энергии ДЕ не являются шириной зонной щели, а являются активационными энергиями прыжковой проводимости. Для образца, отожженного в вакууме, зависимость Раь(Т) в интервале Г = (56 -ь 131) К может быть описана так же законом р(Т) ~ ехр(То/Т)'а, что может служить еще одним указанием на то, что проводимость носит прыжковый характер (рис. 50).

1/2

Рис. 50. Зависимость р(Т) от (1/Т) монокристаллической пленки Ш2Си04 отожженного в вакууме.

Таким образом, все монокристаллические пленки нелегиро ванного N¿201104 с различным режимом отжига имеют активационную температурную зависимость сопротивления, а проводимость носит прыжковый характер.

5.1.2 Мг-хСе^СиОд+б, х = 0.12.

Как упоминалось выше в гл. 1, ]Мё2-хСехСи04+8 с х < 0.14 является недолегированным составом, обладает металлическими свойствами и не имеет сверхпроводящей фазы. На рис. 51 представлены температурные зависимости сопротивления раь(Т) четырех недолегированных монокристаллических пленок Ж2-хСехСи04+5 с х = 0.12, отожженных в разных условиях. т, к

Рис. 51. Температурные зависимости сопротивления образцов Ndi.88Ceo,i2Cu04+s: 1 - отжиг в кислороде (см. таблицу 3); 2 - as-grown; 3 -промежуточный отжиг; 4 - оптимальный отжиг. На вставке показано уменьшение сопротивления в магнитном поле - признак двумерной слабой локализации (режимы отжига см, таблицу 3, гл 2.4.1).

Видно, что ни один образец не обнаруживает сверхпроводящего перехода, что находится в согласии с известными литературными данными [47, 85, 86]. В области низких температур (Т < 77 К) сопротивление образцов 2, 3, 4 логарифмически зависит от температуры, что может служить указанием на то, что причиной небольшого увеличения сопротивления при понижении температуры является слабая локализация носителей тока в плоскостях Си02, обусловленная интерференционными квантовыми поправками к проводимости.

0,26

5 о 0,24

2

О 0,22

2

CL 0,20

0,18

0.13 s

0.12Н S О

2 0,11

0,10образец 2

In Т образец 4

3 4

In Т

0,145-j 0,140е

0,135 S

О 0,130 d 0|125-| 0.120 0.115-1 б) о. с

-1.0-1,5-2.0

0,2

Рис. 52. а, б, в - зависимость сопротивления р от In Т образцов as-grown (а), имеющего промежуточный отжиг (б) и оптимальный отжиг (в), г - зависимость р(Т) от ехр(Тг/Т) а образца отожженного в кислороде.

Вторым признаком проявления слабой локализации носителей тока при низких температурах в этих образцах является отрицательное магнитос о противление, которое в магнитном поле В = 5.5 Т составляет ~ 10 % (вставка рис. 51). Для образца 1 сопротивление в области низких температур изменяется по закону р(Т) ~ ехр(То/Т)'4 (рис. 52,г), где Т0 -характеристическая температура, которая для этого образца Т0 в 448 К. Таким образом проводимость образца 1 имеет прыжковый характер с переменной длиной прыжка.

Т.к. ВТСП - материалы демонстрируют отчетливо выраженные двумерные (20) свойства носителей тока в макроскопически трехмерных (ЗО) образец 1 кристаллах, естественно использовать идеи физики неупорядоченных 2D — систем [87] при анализе явлений переноса в этих материалах.

В модели автономных С11О2 плоскостей, 2D - проводимость одной плоскости С11О2 может быть получена из выражения ая = с0 /раь (2) где раЬ — сопротивление вдоль плоскости ab, с0 — расстояние между плоскостями (со = 6 А). Из уравнения

Ту = (e/h) kFl (3) где е - заряд электрона, h - постоянная Планка, / — средняя длина свободного пробега носителей, kF — волновой вектор Ферми, можно вычислить величину kFl, которая характеризует степень беспорядка в квазидвумерных системах [87].

Для всех образцов Ndi.88Ce0.i2CuC>4+5 из экспериментальных величин ртт и коэффициента Холла Rh мы нашли проводимость одного Си02 слоя as, а также объемную п = ('eRHУ1 и поверхностную (ns = п х с0) концентрации носителей тока {со = б А). Используя выражение (3), мы оценили параметр kFl, а так как kF

1 /7 (2жпJ , мы нашли среднюю длину свободного пробега электронов в образцах с разным содержанием кислорода. Полученные величины /?, crs и kFl сведены в таблицу 6, где значения р приведены при температурах, соответствующих минимуму сопротивления для каждого образца, остальные параметры и их анализ приведены в табл. 9.

Заключение

1. Впервые экспериментально установлено, что отжиг керамических образцов УВа2Си3Оу, с кислородным индексом у = 6.96, 6.90 и 6.50 в атмосфере кислорода и атмосфере аргона приводит к систематическому росту сопротивления в нормальной фазе для всех образцов вследствие распада на богатую и бедную кислородом фазы. Такое изменение величины сопротивления свидетельствует об ухудшении межзеренной связанности вследствие механических напряжений, возникающих в ходе распада. Характер поведения температурных зависимостей сопротивления образцов с у = 6.96 и 6.90 в процессе отжига в атмосфере аргона и кислорода не изменяется и остается «металлическим» (фЛ/Г > 0). Исключение составляет образец УВа2Си3Об.9(ъ температурная зависимость сопротивления которого после отжига в течении 7 часов в атмосфере кислорода изменилась на «диэлектрическую» (фЛ/Г < О), вследствие возникновения механических напряжений в теле зерна.

2. Показано, что в результате отжига в атмосфере аргона керамических образцах УВа2Си3Оу с у = 6.96 и 6.90 происходит снижение критических характеристик. В то же время отжиг в атмосфере кислорода керамических образцах УВа2Си3Оу с у = 6.96 и 6.90 приводит к повышению критических параметров. Такая закономерность обусловлена окислением приграничных зерен или образованием в ходе распада обогащенных кислородом фаз. Установлено, что в магнитном поле В > 0.1 Т образцы, подвергнутые распаду, обладают более высокими значениями критической плотности тока, за счет пиннинга магнитных вихрей на частицах обедненных кислородом, которые образуются в ходе распада.

3. В результате выполненных комплексных исследований кинетических и магнитных свойств в керамических образцах КахСо02 (х = 0.57, 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72) показано, что поведение температурной зависимости сопротивления образца №хСо02 с х = 0.57 кардинально отличается от зависимостей р(Т) с другими составами: сопротивление образца с х = 0.57 выше на 1 -2 порядка, а зависимость р(Т) имеет «диэлектрический» характер (dp/dT < 0), в то время как р(Т) образцов с х = 0.63, 0.65, 0.70 и 0.72 демонстрирует «металлическую» зависимость (dp/dT > 0). Такое различие связано с тем, что в соединениях NaxCo02 с х = 0.57 имеет место наличие суперпозиций фаз: устойчивой фазы Na0.5CoO2 с х = 0.5 со сверхрешеткой ионов натрия с размером ячейки л/з а х 2 а и фазы с х > 0.5.

4. В результате проведенных комплексных исследований температурных зависимостей сопротивления раь(Т) в Си02 - плоскости на высококачественных пленках Nd2.xCexCu04+5 для широкого спектра значений 0 < х < 0.20 при варьировании режима отжига (содержания нестехиометрического кислорода) для каждого значения х установлено:

- с увеличением степени легирования церием кристаллы Nd2.xCexCu04+5 испытывают переход из фазы антиферромагнитного мотовского изолятора (х — 0) сначала в металлическую (х > 0.12), а затем в сверхпроводящую фазу (х = 0.15, 0.17 и 0.20)

- для всех образцов, легированных церием, увеличение содержания кислорода приводит к существенному (на один - два порядка) росту сопротивления во всей области температур, вплоть до комнатной, что соответствует росту степени беспорядка в системе.

- для образцов Nd2.xCexCu04+5 с 0.12 < х < 0.20, оптимально отожженных в вакууме наблюдается положительный температурный коэффициент сопротивления в нормальной фазе с преимущественно квадратичной по Т зависимостью р(Т). С другой стороны, в образцах, отожженных в среде с избытком кислорода, р(Т) имеет отрицательную производную (dp/dT < 0) вплоть до комнатной температуры, что свидетельствует о сильной локализации носителей. Для неотожженных и имеющих неоптимальный отжиг образцов -ситуация промежуточная: «металлическое» поведение р(Т) при Т > (50 - 100) К и эффекты слабой локализации при Т < (50 - 100) К с логарифмической температурной зависимостью сопротивления.

Таким образом, в результате комплексного исследования кинетических свойств изученных ВТСП материалов было установлено, что изменение содержания легирующей примеси и нестехиометрических дефектов приводит к кардинальному изменению механизма проводимости в нормальном состоянии соединений Ыё2хСехСи04+5 и ЫахСо02, и существенно влияет на критические параметры керамики УВа2СизОу.

1. Bednorz J.G., Muller - Possible high Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. - Z. Phys. В. - 1986. - v. 64. - p. 189.

2. Dagotto E. Reviewing some theories for High-Temperature superconductors //J. met., 1997.-v. 49.-pp. 18-23.

3. Физический энциклопедический словарь./ Гл. ред. A.M. Прохоров M.: «Советская энциклопедия», 1984. — 659 с.

4. Haller M., Snyder R.L. The structural conditions for high-temperature superconductivity // J. met., 1997. - v. 49. - pp. 12-17.

5. Макарова И.П., Гамаюнов K.B. Атомная структура монокристаллов ВТСП (Nd,Ce)2Cu04+s // Кристаллография. 1998. - т. 43. - №2. - с. 197.

6. Плакида Н.М. Высокотемпературные сверхпроводники. Москва: «Международная программа образования», 1996. - с. 287.

7. Takagi H., Ushida S. and Tokura Y. Superconductivity Produced by electron doping in Cu02 Layered compounds // Phys. Rev. Lett., - 1989. - v. 62. - №10. - pp. 1197-1200.

8. Fortune N.A., Murata K., Ishibashi M. Systematic variation of transport and thermodynamic properties with degree of reduction in Nd] 85Ce0.15Cu04+g // Phys. Rev. B. 1991. - v.43. - №16A. - pp. 12930-12934.

9. Xu X.Q., Mao S.N., Jiang Wu. Oxygen dependence of the transport properties of Nd1.78Ce0.22CuO4±5 // Phys. Rev. B. 1996. - v. 53. - pp. 871-875.

10. Uchida, Takaji H., Tokura Y., // ISEC. Tokyo. - 1989. - p.306.

11. Dagotto E. — Correlated electrons in high-temperature superconductors // Rev. Mod. Phys. 1994. - v.66. - N3. - p.766.

12. Graude В., Muller-Buschbaum H., Schweizer M. Zur Kristallstructur von seltenerdmetalloxocupraten: La2Cu04, Gd2Cu04, // Z. Anorg. Allg. Chem. 1977. -v. 428.-p. 12.

13. Beno M.A., Soderholm L., Capone D.W., Hinks D.G., Jorgensen J.D., Grace J.D., Schuller I.K., Segre C.U., Zhang K. Structure of the single-phase high-temperature superconductor YBa2Cu307.5 // Appl. Phys. Lett. v. 51. - n. 1. - p.57.

14. Jorgensen J.D., Beno M.A., Hinks D.G. Oxygen ordering and the orthorhombic-to-tetragonal phase transition in YBa2Cu307.x // Phys. Rev. B. 1987.- v. 36. n.7. - pp. 3608-3616.

15. Kubo Y., Nakabaushi Y., Tabuchi J., Yoshitake Т., Ochi A., Utsumi K. Determination of the orthorhombic-tetragonal YBa2Cu07.5, phase boundary in the 5-T diagram // Jap. J. Appl. Phys. 1987. - v. 26. - no 11. - p. 1888.

16. Sprecht E.D., Spares C.J., Dhere A.G., Brynestad J., Cavin O.B., Kroeger D.M. Oye H.A. Effect of oxygen pressure on the orthorhombic-tetragonal transition in the high-temperature superconductor YBa2Cu307.5 // Phys. Rev. B. 1988. - v. 37.- n.13. p.7426.

17. Khachaturyan A.G., Morris J.W., Transient homologous structures in nonstoichiometric УВа2Сиз07.х // Phys. Rev. Letters. 1988. - v. 61. - n. 2. - pp. 215-218.

18. Khachaturyan A.G., Morris J.W., Ordering and decomposition in the high-temperature superconducting compound УВа2СизОх // Phys. Rev. Letters. 1987. v.59. - n. 24. - pp. 2776-2779.

19. Кузнецова Е.И., Криницина Т.П., Сударева С.В., Бобылев И.Б. и Романов Е.П., Эволюция тонкой структуры соединения YBa2Cu307y в зависимости от содержания кислорода и низкотемпературного отжига // ФММ.- 1996.-т. 81.-вып. 4. с. 113-121.

20. Sudareva S.V., Kuznetsova E.I., Krinitsina T.P., Bobylev I.B., Romanov E.P. Modulated structures in non-stoichiometric YBa2Cu307s compounds // Physica C. 2000. - v. 331. - pp. 263-273.

21. Кузнецова Е.И., Блинова Ю.В., Сударева C.B., Бобылев И.Б., Романов Е.П., Криницина Т.П. Рентгенографическое исследование спинодального распада нестехиометрического соединения Y-Ba-Cu-O // ФММ. — 2003. т. 97. -№1. - с. 71-76.

22. Дегтярев С.А., Воронин Г.Ф. Термодинамика и устойчивость сверхпроводящих фаз в системе иттрий-барий-медь-кислород. // СФХТ. 1991.- т.4. №4. - с.765-775.

23. Чушак Я.Г., Гурский З.А. Исследование упорядочения атомов кислорода в YBa2Cu306+6. // СФХТ. 1991. - т.4. - №11. - с. 2119-2127.

24. Зубкус В.Е., Лапинскас С.Р., Торнау Э.Э. Фазовая диаграмма и упорядочение цепочек O-Cu-O в YBa2Cu3Ox. // СФХС. 1989. - т.2. - №7. - с. 82-87.

25. Semenovskaya S., Khachaturyan A.G. Structural transformations in nonstoichiometric YBa2Cu306+5. // Phys. Rev. В. 1992. - v. 46. - п. 10. - pp. 65116534.

26. Бобылев И.Б., Зюзева H.A., Сударева C.B., Криницина Т.П., Кузьминых Л.Н., Блинова Ю.В., Романов Е.П. Диаграмма состояния Ba2YCu306- Ba2YCu307 в области температур < 400 °С. // ФММ. 2006. - т. 102. - №5. - с. 500-505.

27. Бобылев И.Б., Зюзева H.A., Сударева C.B., Романов Е.П. Влияние парциального давления кислорода на кинетику распада фазы Ba2YCu307.d при температурах < 400 °С. // ФММ. 2007. - т. 103. - №4. - с. 420-425.

28. Takada К., Sakurai H., Takayama-Muromachi Е., Izumi F., Dilanian R.A., Sasaki T. Superconductivity in two-dimensional Co02 layers. // Nature. 2003. - v. 422.-p. 53.

29. Sakurai H., Takada K., Izumi F., Dilanian D. A., Sasaki T., Takayama-Muromachi E. The role of the water molecules in novel superconductor, Nao 35C0O2' 1.3H20 //Physica C. -2004. v. 412. - pp. 182-186.

30. Liu B., Liang Y. and Feng S. Kinetic energy driven superconductivity in the electron doped cobaltate NaxCo02-yH20 // Commun. Theor. Phys. 2005. - v. 43.-pp. 1127-1132.

31. Milne C. J., Argyriou D. N., Chemseddine A., Aliouane N., Veira J., Landsgesell S., Alber D. Revised superconducting phase diagram of hole doped NaxCo02-yH20. // Phys. Rev. Lett. 2004. - v. 93. - p. 247007.

32. Shi Y.G., Yang H.X., Huang H., Liu X. and Li J.Q. Superconductivity, charge ordering, and structural properties of a- and (3-NaxCo02-y(H20, D20) // Phys. Rev. B. -2006. v. 73. - p. 094505.

33. Wang C.H., Chen X.H., Luo J.L., Liu G.T., Lu X.X., Zhang H.T., Wang G.Y., Luo X.G., Wang N.L. Dimensional crossover and anomalous magnetoresistivity of superconducting Na^Co02 single crystals // Phys. Rev. B. —2005.-v. 71.-p. 224515.

34. Foo M.L., Wang Y., Watauchi S., Zandbergen H. W., Tao H., Cava R. J., and Ong N. P. Charge Ordering, Commensurability, and Metallicity in the Phase Diagram of the Layered Na^Co02. // Phys. Rev. Lett. 2004. - v. 92. - n. 24. - p. 247001.

35. Pedrini B., Gavilano J.L., Weyeneth S., Felder E., Hinderer J., Weller M., Ott H.R., Kazakov S.M. and Karpinski J. Magnetic phase transition at 88 K in Na0.5CoO2 revealed by 23Na NMR investigated. // Phys. Rev. B. 2005. - v. 72. - p. 214407.

36. Peihong Zhang, Rodrigo B. Capaz, Marvin L. Cohen, and Steven G. Louie. Theory of sodium ordering in Na^Co02. // Phys. Rev. B. 2005. - v. 71. - p. 153102.

37. Hidaka Y., Suzuki M. Growth and anisotropic superconducting properties ofNd2xCexCu04y single crystals //Nature. 1989. - v. 338. - p. 635.

38. Tsuei C.C., Gupta A. and Koren G. Quadratic temperature dependence of the in-plane resistivity in superconducting Ndi.85Ceo.i5Cu04 — evidence for Fermi-liquid normal State//PhysicaC.- 1989. v. 161. - p. 415.

39. Бабушкина H.A., Белова Л.М., Жернов А.П., Трубицын В.И. Квадратичная температурная зависимость электросопротивления в нормальном состоянии в пленках Nd2xCexCu04+s // СФХТ. — 1995. т. 8. - с. 193.

40. Ihle D., Plakida N.M. Optical and dc contuctivities in high-Tc superconductors: spin-fluctuation scattering in the Emery model // Z. Phys. B. — 1994. - v. 96. - № 2. - pp.159-163.

41. Tokura Y., Takagi H., Ushida S. Superconductivity produced by electron doping in Cu02 layered compounds // Nature (London). - 1989. - v. 337. - p. 345.

42. Ushida S., Takagi H., Tokura Y. Doping effect on the transport and optical properties of p-type and n-type cuprate superconductors. // Physica C. 1989. - v. 162.-N10.-pp. 1677-1686.

43. Kubo S., Suzuki M. Hall coefficient of Nd2.^Ce^Cu04 thin film. // Physica C.-1991.-V. 185-189.-p. 1251.

44. Wang Z.Z., Chien T.R., Ong N.P. Tarascon M. and Wang E. Positive Hall coefficient observed in single-crystal Nd2.xCexCu04+5 at low temperatures // Phys. Rev. B. 1991. - v. 43, pp. 3020-3025.

45. Hagen S. J., Xu X. Q., Jiang W., Peng J. L., Li Z. Y., and Greene R. L. Transport and localization in Nd^Ce^CuO^ crystals at low doping. // Phys. Rev. B. -1992.-v. 45.-pp. 515-518.

46. Jiang Wu, Mao S. N., Xi X. X., Xiuguang Jiang, Peng J. L., T. Venkatesan5, Lobb C. J., and Greene R. L. Anomalous Transport Properties in Superconducting Nd185Ce0.i5CuO4B±or H Phys. Rev. Lett. 1994 - v. 73. - pp. 12911294.

47. Billinge SJ.L., Egami T. Short-range atomic structure of NckxCe^CuO^ determined by real-space refinement of neutron-powder-diffraction data. // Phys. Rev. B. 1993 - v.47. - pp. 14386-14406.

48. Matin J.I., Serquis A., Prado F. Hall effect in Nd185Ce0.;5CuOy with controlled oxygen content // Physica C. 2000 - v. 341-348. - p. 1943.

49. Wu M.K., Ashburn J.R., Torug C.J. Superconductivity at 93 K in a new mixed phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure // Phys. Rev. Lett. -1987. -v. 58. -n. 9.-p. 908.

50. Hor P.H., Gao L., Meng R.L., Huang Z.J., Wang Y.Q. High-pressure study of the new Y-Ba-Cu-O superconducting compound system // Phys. Rev. Lett. — 1987. v.58. - n.9. - p. 911.

51. Tarascon J.M., Greene L.H., McKinnon W.R. Superconductivity at 90 K in a multiphase oxide of Y-Ba-Cu-O // Phys. Rev. B. 1987. - v. 35. - n. 13.- p. 7115.

52. Hwu S., Song S.N., Thiel J., Poeppelmeier K.R. High-Tc superconductivity in regions of possible compound formation: Y2-XBaxCu04.xy2+5 and Y2xBai+xCu206-x/2+5. // Phys. Rev. B. 1987. - v. 35 - n. 13. - p. 7119.

53. Hosoya S., Shamoto S., Onoda M., Sato M. High-Tc superconductivity in new oxide system II. // Jap. J. Appl. Phys. 1987. - v. 26. - n. 4. - p. 1456.

54. Kitazava K., Kishio K., Takagi H., Hasegawa T., Kanbe S. Superconductivity at 95 K in new Y-Ba-Cu oxide system. // Jap. J. Appl. Phys. -1987.-v. 26.-n. 4.-p. 1339.

55. Siegrist T., Sunshine S., Murphy D.W., Cava R.J., Zahurak S.M. Crystal structural of the high-Tc superconductor Ba2YCu309.5. // Phys. Rev. B. 1987. - v. 35.-n. 13.-p. 7137.

56. Cava R.J., Batlogg B., Van Dover R.B., Murphy D:W., Sunshine S., Siergrist T. Bulk superconductivity at 91 K in single-phase oxygen deficient perovskite Ba2YCu309.6. // Phys. Rev. Lett. 1987. - v. 58. - n. 10. - p. 1676.

57. Beno M.A., Soderholm L., Capone D.W., Hinks D.G., Jorgensen J.D., Grase J.D., Structure of the single-phase high-temperature superconductor YBa2Cu307-5. // Appl. Phys. Lett. 1987. - v. 51. - n. 1. - p. 57.

58. Izumi F., Asano H., Ishigaki Т., Takayaama-Muromachi E., Uchida Y. Rietveld refinement of the structure of Ba2YCu307.x with neutron powder difraction data. // Jap. J. Appl. Phys. 1987. - v. 26. - n. 5. - p. 1649.

59. Grant P.M., Beyers R.B., Engler E.M., Lim G., Parkin S.S.P., Ramizer M.L., Lee V.Y., Savoy R.J. Superconductivity above 90 К in the compound YBa2Cu30x: structural, transport, and magnetic properties. // Phys. Rev. B. 1987. -v. 35.-n. 13.-p. 7242.

60. Chaudhari P., Koch R. H., Laibowitz R. В., McGuire T. R., and Gambino R. J. Critical-current measurements in epitaxial films of YBa2Cu3C>7.x compound. // Phys. Rev. Lett. 1987. - v. 58. - pp. 2684 - 2686.

61. Головашкин А.И., Краснобородцев С.И., Печень E.B., Родин В.В. Информационные материалы «Проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» // Свердловск. 1987. - ч. 2, с.216.

62. Ogale S.B., Dijkkamp P., Venkatesan Т., Wu X. D., Inam A. Current transport in high~rc polycrystalline films of Y-Ba-Cu-O. // Phys. Rev. B. 1987. - v. 36.-pp. 7210-7213.

63. Физические свойства ВТСП: Справочное пособие в 2 т. Москва: временный научный коллектив «Базис», 1991. - т. 2. - с. 95.

64. Roas В., Schultz L. and Saemann-Ischenko G. Anisotropy of the critical current density in epitaxial YBa2Cu3Ox films. // Phys. Rev. Lett. 1990. -v. 64. - p. 479.

65. Sun S., Zhao Y., Pan G., Daoqi Y, Zhang H., Chen Zuyao, Qian Yitai, Kuan W. and Zhang Q. The nehaviour of negative magnetoresistance and hysteresis in YBa2Cu307-5// J. Phys. B. 1988. - v. 6. - n.4. - p. 53.

66. Siigiyama J., Brewer J. H., Ansaldo E. J., Hitti В., Mikami M., Mori Y., Sasaki T. Electron correlation in the two-dimensional triangle lattice of NaxCo02. // Phys. Rev. B. 2004. - v. 69. - p. 214423.

67. Chen X.H., Wu Т., Wu G., Liu R.H., Chen H, Fang D.F. Superconductivity at 43 К in samarium-arsenide oxides. // cond-mat. 2008. — 0803.3603.

68. Koziol Z., Piechota J., Szymcrak H. Superconducting glass-phase diagram for ceramic YBa2Cu307.5// J. Phys. 1989. - v. 59. - pp. 3123-3131.

69. Wu D., Luo J.L., Wang N.L. Electron-boson mode coupling and the pseudogap of Na^Co02 by infrared spectroscopy // Phys. Rev. B. 2006. - v. 73. -pp. 014523-014531.

70. Ю.М. Ципенюк. Физические основы сверхпроводимости: Учеб. Пособие. Москва: МФТИ, 2003. - с. 124.

71. Бобылев И.Б., Зюзева Н.А., Ташлыков А.О., Пономарев А.И., Романов Е.П. Влияние низкотемпературного распада на резистивные свойства керамики Ba2YCu307-6. // ФММ. 2007. - т. 103. - №6. - с. 599-603.

72. Бобылев И.Б., Зюзева Н.А., Сударева С.В., Романов Е.П. Влияние парциального давления кислорода на низкотемпературный распад фазы

73. УВа2Сиз07-у. // Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов. Сборник докладов X Международного семинара 18-22 апреля 2005. — Екатеринбург, 2005. с. 110-117.

74. Zandbergen H.W., Foo M., Xu Q., Kumar V. and Cava R.J. Sodium ion ordering in NaxCo02: electron diffraction study // Phys. Rev. B. 2004. - v. 70. - p. 024101.

75. Luo J. L., Wang N. L., Liu G. Т., Wu D., Jing X. N., Hu F., Xiang T. Metamagnetic Transition in Nao.85Co02 Single Crystals Phys. // Phys. Rev. Lett. -2004.-v. 93.-p. 187203.

76. Ray R., Ghoshray A., Ghoshray K. Co NMR studies of metallic NaCo204 // Phys. Rev. B. 1999. - v. 59. - p. 9454.

77. Maiser E., Mexner W., Schafer R., Schreiner Т., Adelmann P., and Czjzek G. Peculiar low-temperature properties of metallic Nd2.^CeJCCu04 caused by interactions between Nd moments and conduction electrons. // Phys. Rev. B. 1997. -v. 56.-n. 20.-p. 12961.

78. Peng J.L. and Shelton R.N. Kondo effect and superconductivity in Nd2 xCexCu04+s compounds. // Phys. Rev. B. 1990. - v. 41. - n. 1. - p. 187.

79. Lee P.A., Ramakrishnan T.V. Disordered electronic systems // Rev. Mod. Phys. 1985. - v. 57. - pp. 287 - 337.

80. Ponomarev A.I., Harns G.I., Charikova Т.В., Ignatenkov A.N., Sabirjanova L.D., Shelushinina N.G., Tashlykov A.O., Redkina K.S. Superconductivity and localization in Nd2.xCexCu04+5. // Mod. Phys. Lett. 2003. - b. 17(10-12). - pp. 701707.

81. Пономарев А.И., Чарикова Т.Б., Игнатенков A.H., Ташлыков А.О., Иванов A.A. О природе анизотропии сопротивления монокристаллов Nd2 xCexCu04+5 с разным содержанием церия (jc) и кислорода (<5). // ФНТ. 2004. - т. 30.-с. 1180-1186.

82. T.B. Charikova, A.I.Ponomarev, N.G.Shelushinina, А.О. Tashlykov, A.V.Khrustov, A.A.Ivanov. "Quasi-Two-Dimensional Transport Properties of Layered Superconductors Nd2-xCexCu04+5 and Ca2-xSrxRu04", AIP Conference Proceedings, v. 850, 401-403 (2006).

83. Пономарев А.И., Чарикова Т.Б., Ткач A.B., Шелушинина Н.Г., Ташлыков А.О., Иванов А.И. Анизотропия транспортных свойств слоистыхсверхпроводников Nd2xCexCu04+5 and Ca2xSrxRuC>4 // ФММ. 2007. - т. 104. -№ 1. - c.72-85.

84. Чарикова Т.Б., Пономарев А.И., Ткач А.В., Шелушинина Н.Г., Ташлыков А.О., Иванов А.И. Квазидвумерные транспортные свойства слоистых сверхпроводников Nd2.xCexCu04+6 и Ca2.xSrxRu04. // ЖЭТФ. 2007. -т. 132. -в.3(9).~ с. 712-723.

85. Ivanenko О.М., Mitsen K.V. Modification of electron spectrum and properties of HTSC during doping. // J. Superconductivity. 1994. v. 7. - n. 3. - pp. 627-630.

86. Matsuno S., Kamimuro H. Electronic structure of Nd2CuC>4 and its physical properties. // J. Superconductivity. 1994. - v. 7. - n. 3. - pp. 517-519.

87. Мейлихов Е.З. Диамагнитные свойства ВТСП керамик // СФХТ. -1989.-т. 2.-№9.-с. 5-29.