Коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в легированных высокотемпературных сверхпроводниках системы YBa2 Cu3 O y в нормальной фазе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А. Ф. ИОФФЕ РАН

ЛСД 538.945

На правах рукописи АГЕЕВ Николай Владимирович г Г Б ОД

КОЭФФИЦИЕНТ НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В ЛЕГИРОВАННЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ СИСТЕМЫ УВагСизО, В НОРМАЛЬНОЙ ФАЗЕ

(01.04.07 - физика твердого тела)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000 год

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников к

наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук В.Э.Гасумянц Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Ю.А.Кумзеров

доктор физико-математических наук М.А.Зеликман

Ведущая организация: СПбГЭТУ

4 /г?"

Защита состоится " У " /Ч^о^Гтс 2000 г. в ' часов на заседании специализированного совета Й 003.23.02 при Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета

/ /г

Автореферат разослан " " 2000 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К 003.23.02,

СиА-

К.ф.-м.н. С.И.Бахолдин

Ы6, УЧ ОЪ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Несмотря на то, что с момента открытия высокотемпературной сверхпроводимости в оксидных системах прошло довольно много времени, вопрос о механизме этого явления остается открытым до сих пор, и его решение является одной из актуальнейших задач современной физики твердого тела. Для решения этой задачи необходимо получение достоверной информации о структуре зонного спектра в этих материалах, его генезисе, способах управления им и связи сверхпроводящих свойств ВТСП-материалов со свойствами электронной системы в нормальной фазе. Наличие таких сведений могло бы помочь в выборе возможных моделей для объяснения явления высокотемпературной сверхпроводимости. Однако следует констатировать, что многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, ставившие такого рода цели, не дали однозначных результатов ни для одного из классов ВТСП-материалов, и вопрос о принципиальных особенностях строения их зонного спектра в настоящий момент остается открытым.

Одним из проявлений необычных свойств нормального состояния в ВТСП-материалах, непосредственно связанным со строением зонного спектра в них, являются особенности, наблюдаемые при экспериментальном исследовании электронных явлений переноса в нормально фазе. К настоящему времени накоплен большой объем экспериментальных данных о характере температурных зависимостей кинетических коэффициентов (удельного сопротивления р, коэффициентов термоэдс 5 и Холла Ян) в высокотемпературных сверхпроводниках различных классов (в частности, в гоединении УВа2Си3Оу, изучению которого посвящена данная работа) и о характере трансформации этих зависимостей при различных отклонениях от :техиометрии. Было обнаружено, что зависимости р(7), £(7) и Ян(Т) в ВТСП-материалах обладают целым рядом нетривиальных особенностей, отличающих эти соединения от традиционных объектов исследования физики твердого тела ■ металлов и полупроводников. Вопрос о причине такого поведения и, более пироко, о природе и свойствах нормального состояния в ВТСП-материалах шляется очень актуальным и широко обсуждаемым в литературе. Для >бъяснения необычного поведения кинетических коэффициентов используются >азличные подходы. К сожалению, в большинстве случаев обсуждаются сдельные свойства, например, коэффициент Холла или коэффициент термоэдс I, в основном, общие характерные особенности их поведения, хотя наибольший штерес, несомненно, представляют подходы, в рамках которых возможно >бъяснение с единых позиций совокупности особенностей температурных ависимостей всех кинетических коэффициентов.

Модель электронного транспорта, которая может быть использована для юшения этой задачи, была предложена и разработана проф. В.И.Кайдановым гак называемая модель узкой зоны). Основное преимущество данной модели

состоит в том, что с ее помощью можно не только качественно описать основные особенности температурных зависимостей кинетических коэффициентов в нормальной фазе, но и получить для них расчетные формулы, позволяющие проводить количественный анализ этих зависимостей. В результате, на основе анализа транспортных свойств в рамках модели узкой зоны могут быть определены параметры зонного спектра и системы носителей заряда, такие как степень заполнения зоны электронами, эффективная ширина проводящей зоны и эффективная ширина интервала делокализованных состояний для образцов различного состава. Как показало использование этого метода при изучении иттриевых и висмутовых ВТСП, в том числе и в случае их легирования различными примесями, такой подход позволяет проследить за трансформацией зонного спектра при изменении состава образцов и установить связь между изменением параметров зонного спектра и сверхпроводящими свойствами ВТСП-соединений.

В противоположность большому объему экспериментальных данных о поведении удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс и Холла в высокотемпературных сверхпроводниках, к настоящему моменту в литературе практически отсутствуют сведения о температурных зависимостях коэффициента Нернста-Эттингсгаузена Q в нормальном состоянии. Немногочисленные результаты, полученные при измерении зависимостей <2(2) на образцах различных ВТСП-систем только стехиометрического состава, не дают возможности выяснить и проанализировать характерные для ВТСП-материалов особенности зависимостей 0(Т). Сложившаяся ситуация, по-видимому, связана не с тем, что коэффициент Нернста-Эттингсгаузена является малоинформативным. Причина кроется в ряде объективных трудностей, возникающих при измерении этого эффекта в ВТСП-системах. Главная из них -это крайне низкие абсолютные значения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в нормальной фазе, требующие разработки специальной методики для измерения зависимостей (2(Т). По этой причине, уже получение только фактических данных о зависимостях Q(T) и характере их трансформации при легировании представляет несомненный интерес.

Еще хуже обстоят дела с анализом экспериментальных зависимостей <9(7). Фактически, подобные попытки ограничиваются качественным обсуждением одной зависимости 2(7), полученной для конкретного образца, и базируются на предположениях, недостаточно обоснованных и нуждающихся в серьезной дополнительной проверке. Такой подход к анализу коэффициента Нернста-Эттингсгаузена не дает возможности получить достоверную информацию о свойствах системы носителей заряда в исследуемых материалах, и ценность подобного анализа представляется весьма сомнительной. Действительно полезным и теоретически значимым может стать подход, базирующийся на сравнительном анализе большого массива экспериментальных данных, в том числе и по характеру трансформации зависимостей £?(7), при направленном изменении состава образцов. Исключительно важно также рассматривать поведение коэффициента Нернста-

4

Этгангсгаузена не отдельно, а в совокупности с результатами для других кинетических коэффициентов. Экспериментальные данные по удельному сопротивлению, коэффициентам термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена, полученные для одних и тех же образцов, необходимо использовать для совместного и комплексного анализа. Это, во-первых, даст возможность получить наиболее полную информацию об особенностях электронных явлениях переноса в ВТСП-материалах в нормальной фазе. С другой стороны, только такой подход может позволить извлекать из зависимостей 0(7) полезную, объективную информацию. При этом становится возможным не только качественный, но и количественный анализ экспериментальных данных.

За основу для проведения подобного комплексного анализа кинетических коэффициентов в нормальной фазе в данной работе была выбрана модель узкой зоны, в рамках которой ранее уже успешно проводился совместный количественный анализ зависимостей р(7), Я(Т) и Ян(Т) для различных ВТСП-систем. Несомненно, что включение в рассмотрение и анализ данных о зависимостях 0{Т), при условии их успешной интерпретации, не только должно позволить получить дополнительную информацию о параметрах системы носителей заряда в нормальном состоянии, но и послужит дополнительным аргументом в пользу применимости модели узкой зоны для комплексного анализа электронных явлений переноса в ВТСП-материалах. Необходимо отметить, что теоретический анализ коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в случае проводников с узкой проводящей зоной ранее не проводился, и реализация подобного комплексного подхода к анализу кинетических коэффициентов требует его детальной предварительной разработки. С другой стороны, общие результаты анализа поведения коэффициента , Нернста-Эттингсгаузена при наличии в зонном спектре материала узкой проводящей зоны будут иметь, по нашему мнению, самостоятельное теоретическое значение и могут быть использованы в дальнейшем для интерпретации зависимостей Q(T) не только в случае ВТСП-материалов.

Решению перечисленных вопросов и посвящена настоящая диссертационная работа, и все вышеизложенное свидетельствует об актуальности ее темы.

Основные цели диссертационной работы включали:

1. Разработку методики экспериментального исследования температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для керамических образцов ВТСП-систем в нормальной фазе, проверку надежности и достоверности получаемых при этом результатов.

2. Проведение комплексного экспериментального исследования электронных явлений переноса (удельное сопротивление, коэффициенты термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена) в нормальной фазе в системе УВагСизОу с различным типом и степенью отклонения от стехиометрического состава. Выявление характерных особенностей зависимостей <2(Т) в ВТСП системы УВа2СизОу и характера их трансформации под действием легирования.

3. Теоретический анализ коэффициента Нернста-Эггингсгаузена в случае проводников с узкой проводящей зоной, выявление основных особенностей его поведения по сравнению с классическим случаем широкой зоны. Разработку модели для описания зависимостей £?(7) в ВТСП-материалах.

4. Проведение комплексного анализа температурных зависимостей четырех кинетических коэффициентов на основе модели узкой зоны, определение параметров зонного спектра и системы носителей заряда в исследованных образцах. Проверку применимости модели узкой зоны для описания всей совокупности экспериментальных результатов.

5. Анализ характера и механизма трансформации зонного спектра УВа2Си3Оу при легировании, получение дополнительной информации о структуре зонного спектра и свойствах системы носителей заряда на основе анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Этгингсгаузена.

Выбор объектов исследования для данной работы был обусловлен следующими соображениями. В связи с тем, что наиболее экспериментально изученной является система УВа2СизОу, нами было решено провести измерения коэффициента Нернста-Этгингсгаузена на образцах именно этой системы. Это давало возможность при анализе экспериментальных зависимостей 0(7) воспользоваться уже проверенными многочисленными экспериментальными данными, в особенности по динамике поведения других кинетических коэффициентов в зависимости от температуры, а также типа и степени легирования. Исходя из этих же соображений, первым объектом исследования была выбрана серия образцов УВагСизО,, с направленным изменением содержания кислорода. Именно для таких образцов с различным дефицитом кислорода имеется наиболее обширный экспериментальный материал, и измерения, проводимые для УВа2СизОу с варьируемым значением кислородного индекса, можно назвать "классическими".

В дальнейшем, в целях накопления экспериментальных данных для последующего анализа, нами было проведено исследование коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для нескольких серий образцов системы УВа2СизОу с различными типами катионных замещений, а именно, образцов, легированных кобальтом состава УВагСиз^Со^О^,, легированных кальцием состава У^Са^ВагСизОу, а также для серии с одновременным легированием лантаном и кальцием состава У^СадВагДл^СизО),.

Научная новизна работы состоит в проведении экспериментального исследования и теоретического анализа коэффициента Нернста-Этгингсгаузена в ВТСП системы УВагСизОу в нормальной фазе и получении на основе этого анализа дополнительной информации о свойствах системы носителей заряда. Из результатов работы, полученных впервые, в первую очередь необходимо отметить следующие:

1. Проведен детальный теоретический анализ особенностей эффекта Нернста-Эттингсгаузена в проводниках с узкой проводящей зоной и разработана модель, позволяющая использовать результаты этого анализа для

интерпретации зависимостей 0(Т) в ВТСП системы УВа2Си3Оу в нормальной фазе.

2. Проведено систематическое экспериментальное исследование температурных зависимостей коэффициента Нернста-Этшнгсгаузена в образцах системы УВа2Си3Оу при направленном изменении их состава по кислороду, а также в случае легирования кобальтом, кальцием и при двойном легировании Са->У + Со-»Си. Выявлены основные особенности, присущие зависимостям <2(7) в системе УВа2Си3Оу и проанализирован характер трансформации этих зависимостей в зависимости от типа и содержания примесей.

3. Проведен совместный количественный анализ результатов измерения температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена в легированных образцах системы УВагСизОу. Получено убедительное подтверждение правомерности применения модели узкой зоны для описания транспортных свойств ВТСП-материалов в нормальной фазе и возможности ее использования для получения информации о строении и трансформации зонного спектра УВа2СизОг

4. В рамках разработанного метода анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Эттингсгаузена получены оценки значения подвижности носителей заряда и степени асимметрии дисперсионной зависимости е(к), а также выявлен и проанализирован характер их изменения под действием легирования.

Практическая ценность работы.

1. Разработана методика исследования коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, позволяющая в динамическом температурном режиме надежно измерять его температурные зависимости на поликристаллических образцах в диапазоне 7=80-К300 К в случае его крайне низких значений (порядка 0.1 см2/(Вс) в единицах QI(k<Je)).

2. Убедительно продемонстрирована возможность использования метода анализа транспортных свойств в нормальной фазе на основе модели узкой зоны для исследования особенностей строения зонного спектра и свойств системы носителей заряда в ВТСП-соединениях.

3. Получена важная информация о строении и особенностях формирования зонного спектра УВа2СизОу, а также характере его трансформации при легировании, которая может оказаться необходимой и весьма полезной при построении модели высокотемпературной сверхпроводимости.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II международном симпозиуме по ВТСП и туннельным явлениям (Донецк, 1994), Российской научно-технической конференции «Инновационные наукоемкие

технологии для России (С.-Петербург, 1995), V Всемирном конгрессе по сверхпроводимости (Будапешт, 1996), V Международной конференции по материалам и механизмам сверхпроводимости (Пекин, 1997), XII Уральской зимней школе «Электронные свойства низкоразмерных полу- и сверхпроводниковых структур» (Екатеринбург, 1999) и на научных семинарах кафедр "Физики полупроводников и наноэлектроники" и «Экспериментальной физики» СПбГТУ. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 275 страниц, в том числе 70 рисунков и 7 таблиц. Список цитируемой литературы включает в себя 168 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава содержит обзор литературы, посвященной свойствам высокотемпературных сверхпроводников иттриевой системы. Приводятся данные о структурном строении данного соединения, а также об основных особенностях температурных зависимостей кинетических коэффициентов (удельное сопротивление, коэффициенты термоэдс и Холла) в ВТСП системы УВа2Си3Ог Приведен критический обзор моделей, используемых в литературе для описания нетривиальных температурных зависимостей кинетических коэффициентов. Подробно изложены основные положения модели узкой зоны, которая будет использоваться в дальнейшем при разработке метода анализа экспериментальных данных, полученных для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена. На примере образцов УВа2СизО^ с варьируемым содержанием кислорода продемонстрировано, какие данные о строении и трансформации зонного спектра могут быть получены на основе применения данной модели. Значительное место уделено подробному описанию имеющихся литературных данных по поведению коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП-материалах. Приводятся как экспериментальные результаты, касающиеся поведения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в смешанном состоянии, так немногочисленные данные о зависимости 2(7) в нормальной фазе. Представлен также обзор теоретических моделей, предлагаемых различными авторами для объяснения аномального характера наблюдаемых экспериментально зависимостей Q{T).

Во второй главе описаны экспериментальные методики, используемые в работе при исследовании транспортных свойств ВТСП-материалов (измерение температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс и Холла). Специфика этих свойств в керамических образцах высокотемпературных сверхпроводников накладывает определенные

8

требования на используемые методики, вызывая необходимость решения ряда технических задач. Большое внимание уделено точности и достоверности получаемых результатов.

Третья глава посвящена разработке методики экспериментального исследования коэффициента Нернста-Эггингсгаузена в случае его малых абсолютных значений. При предварительной подготовке образца особое внимание уделялось выравниванию плоскостей, перпендикулярных направлению градиента температуры, так, чтобы они были параллельны друг другу. После этого, на одной из них делались продольные канавки, в которые напаивался индий. К подготовленной контактной площадке с помощью контактола (проводящей пасты на основе мелкодисперсного серебра) приклеивались тонкие медные проводники, с которых снимался сигнал эффекта Нернста-Этгингсгаузена. Благодаря такой технологии, удалось добиться малого значения суммарного сопротивления контактов, что позволило существенно снизить уровень шумов в измерительной цепи. Описана конструкция измерительной ячейки, которая позволяет проводить измерения при нетрадиционной геометрической ориентации образца, что дает возможность существенно увеличить значение измеряемого сигнала. Типичные размеры образцов составляли 3+4 мм в направлении магнитного поля, 8+10 мм в направлении поля эффекта Нернста-Эттингсгаузена и 1 мм в направлении градиента температуры. Значение создаваемого на образце перепада температуры составляло 10+20 К, при измерениях использовалось постоянное реверсивное магнитное поле величиной 1.8 Тл. Для улучшения теплового контакта образца с измерительными блоками, а также уменьшения паразитного сигнала термоэдс, связанного с возможным возникновением продольного перепада температуры, плоскости образца покрывались слоем теплопроводящей пасты на основе бериллия. Приведен и обоснован метод математической обработки измеряемых сигналов, необходимый для расчета значений коэффициента Нернста-Эттингсгаузена при снятии его температурной зависимости. Большое внимание уделено проверке точности и достоверности получаемых результатов. Описан ряд проведенных тестовых испытаний, показавших, что измеряемый сигнал действительно соответствует напряжению эффекта Нернста-Эттингсгаузена. В частности, была определена доля перепада температуры, приходящаяся на тепловое сопротивление между образцом и измерительными блоками, что учитывалось в дальнейшем при обработке экспериментальных данных. Экспериментально подтверждено, что измеряемое напряжение линейно зависит от значений градиента температуры, магнитного поля и расстояния между измерительными зондами.

Применение разработанной методики измерения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена позволило успешно регистрировать его крайне низкие значения на поликристаллических образцах, причем как в стационарном, так и в динамическом по температуре режиме. Эта методика позволяет проводить измерения при Г=80+350 К, при этом погрешность определения значений

коэффициента Нернста-Эггингсгаузена при измерении зависимости Q{T) не превышает 10%, а минимальное надежно фиксируемое значение QI{k<Jé) при 7=300 К составляет 5-10"3 см2/(Вс). Разработанная методика бьша успешно апробирована при исследовании коэффициента Нернста-Эттингсгаузена как в высокотемпературных сверхпроводниках, так и в соединениях с гигантским магнетосопротивлением на основе ЬпМпОз, для которых также характерны крайне малые абсолютные значения Q.

В четвертой главе проведен подробный теоретический анализ эффекта Нернста-Эттингсгаузена для случая проводников с узкой проводящей зоной. Выведена общая формула для расчета зависимости Q(T), а также получен ее вид в случае узкой проводящей зоны. При этом за основу взят метод аппроксимации функции плотности состояний D{s), дифференциальной проводимости а(в) и холловской проводимости Стд(е) прямоугольниками различной ширины, предложенный профессором В.И.Кайдановым. Рассмотрен механизм возникновения эффекта Нернста-Эттингсгаузена в узкой зоне. На основании проведенного анализа показано, что при наличии узкой зоны поведение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена характеризуется, как и в случае других кинетических коэффициентов, появлением целого ряда специфических особенностей, отличных от случая классической теории кинетических коэффициентов в металлах и полупроводниках. Показано, что эффект Нернста-Эттингсгаузена может возникать даже в случае отсутствия энергетической зависимости времени релаксации т(е). Его знак также не определяется характером зависимости т(с). Подробно обсуждаются причины, приводящие к особенностям в поведении коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в случае узкой проводящей зоны, а также проведено рассмотрение эффекта Нернста-Эттингсгаузена в низкотемпературном и высокотемпературном пределах.

Представлены результаты расчетов зависимости Q(T) в рамках модели узкой зоны, демонстрирующие их нетривиальный вид. В качестве примера на рис. 1 приведены расчетные температурные зависимости коэффициента

0.4

0.6

0.0

100

т,к

Рис. 1.

200

1

300

Нернста-Эттингсгаузена для случая симметричной узкой зоны при х=сопзг(£) при различных значениях степени заполнения зоны электронами Р. При этом значения других основных параметров модели узкой зоны фиксировались (эффективная ширина зоны ЙГ=100 мэВ, доля делокализованных носителей 0=0.4, подвижность носителей н=0.5 см2/(Вс)). Видно, что независимо от значения Р в случае

что

симметричной узкой зоны значение Q всегда остается положительным. Даже при когда коэффициенты термоэдс и Холла принимают отрицательные значения, 0> О при любых температурах. При изменении степени заполнения зоны зависимость (?(Т) меняется, причем как рост И, так и уменьшение ее значений вызывают одинаковое изменение характера зависимости £?(7), а максимальных значений в области низких температур коэффициент Нернста-Этгингсгаузена достигает при /<-0.5. Таким образом, можно говорить о симметричной относительно половинного заполнения зоны зависимости <2(Т) от Г. Проведены также расчеты трансформации зависимостей 0(7) при изменении степени локализации носителей заряда в узкой зоне.

Кроме того, детально проанализировано изменение вида температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена при расширении узкой зоны (см. рис. 2) и приближении к классическому случаю широкой зоны. Обнаружено, что при сужении зоны (в пределе высоких температур) коэффициент Нернста-Эттингсгаузена падает по закону <2&ТХ, при расширении зоны (низкотемпературный предел) он также стремится к нулю в соответствие с выводами классической теории кинетических явлений при условии отсутствия энергетической зависимости времени релаксации, причем чем шире зона, тем ' раньше происходит переход к этому пределу (см. рис. 2). В результате, на зависимости (2(7) в области промежуточных температур наблюдается максимум.

На основе сравнения расчетных зависимостей 0(7) с экспериментальными данными для легированного УВагСизО^, с учетом характерных для этого соединения значений основных параметров зонного спектра показано, что в рамках модели симметричной узкой зоны достичь качественного согласия расчетных и экспериментальных зависимостей не удается. Проведены расчеты в рамках модельных аппроксимаций, учитывающих возможную асимметрию функции плотности состояний, наличие энергетической зависимости времени релаксации и асимметрию дисперсионной кривой в(к). Показано, что в случае узкой зоны наиболее существенным является именно последнее обстоятельство, учет которого приводит к качественному изменению расчетных зависимостей О^Г) и позволяет достичь их согласия с экспериментальными данными. При этом другие детали строения зонного спектра и свойств системы носителей заряда (асимметрия функции плотности состояний, характер зависимости т(е)) оказываются менее

т

072

»72

<Т(8)

1ГЛ

№¿2 Мб)

0У2

существенными и могут, в первом приближении, не учитываться. На основании проведенных расчетов предложен способ модельной ■*" аппроксимации функций плотности Е состояний, дифференциальной и холловской проводимости (см. рис. 3). В рамках этой аппроксимации асимметрия дисперсионной кривой моделируется путем смещения точки смены знака функции о^б) относительно середины зоны, что Б задается параметром асимметрии к. Проанализированы причины,

приводящие к необходимости учета асимметрии дисперсионной кривой в случае узкой проводящей зоны.

Показано, что в рамках предложенной аппроксимации удается 2 получить расчетные зависимости 6(7), соответствующие наблюдаемым экспериментально. При этом одновременно сохраняется вид формул модели узкой зоны, описывающих зависимости р(7) и 5(7). Что касается коэффициента Холла, то при использованном изменении способа модельной аппроксимации функции Стд(е) при определенных значениях модельных параметров удается описать и вид зависимости 7?д(7). Таким образом, в рамках предложенного подхода становится возможным одновременно описать температурные зависимости четырех кинетических коэффициентов. В связи с этим, именно модельная аппроксимация, показанная на рис. 3, использовалась в дальнейшем при анализе экспериментальных зависимостей 2(7), полученных в работе.

В заключение главы 4 показано, что анализ температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в рамках модели узкой зоны совместно с экспериментальными данными для других кинетических коэффициентов позволяет получать информацию о степени асимметрии дисперсионной кривой и значении дрейфовой подвижности носителей заряда. Также проведен анализ применимости кинетического уравнения Больцмана к анализу электронных явлений переноса в случае ВТСП-материалов.

В пятой главе приводятся экспериментальные данные, полученные при измерении температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициента термоэдс и, в ряде случаев, коэффициента Холла в

kW

Рис.3

исследованных сериях образцов с направленным изменением состава. Измерения проводились на четырех сериях образцов следующего состава: YBa2Cu3Oy 0=6.37+6.91), YBajCu^Co^, (х=0-Ю.З), Y^Ca^BazCibO, (х=(М).25, содержание кислорода было равномерно понижено во всех образцах серии до у=6.73 при х=0) и Уь^Са^Ваг-^Ьа^СизО,, (х=0-И).5). Подробно описана процедура приготовления образцов. Особое внимание уделено контролю содержания кислорода, без которого невозможна правильная интерпретация полученных данных. Для каждой серии представлены графики температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициента термоэдс, а в ряде случаев и температурные зависимости коэффициента Холла. Проанализирован характер трансформации этих зависимостей с ростом уровня легирования, а также выделены и описаны основные особенности в поведении исследованных кинетических коэффициентов.

Для всех исследованных серий образцов удельное сопротивление демонстрирует линейный рост с увеличением температуры, при высоком уровне легирования в образцах УВагСизОу и YBaiCu^COjOj, наблюдается переход к полупроводниковому виду р(Т) в области низких температур. Для образцов УВа2Си307, YBajCi^Co^O,, и Y!.xCaiBa2.J.a(Cu3Oy наблюдается уменьшение, а для У^Са^ВагСичО,, - увеличение значения Тс с ростом уровня легирования. Зависимости S(T) в образцах YBa2Cu30y и УВа2Си3^СоЛОу характеризуются особенностями, типичными для ВТСП системы УВагСизОу. Коэффициент термоэдс демонстрирует плавный максимум при температуре выше Тс, а при дальнейшем повышении температуры слабо падает с переходом к температурно-независимому участку на кривой 5(7) для образцов с малым отклонением от стехиометрии. Абсолютное значение коэффициента термоэдс сильно возрастает с ростом дефицита кислорода или содержания кобальта. Для образцов состава У^Са^ВагСизОу и У^Са^Ва^Ьа^СизО,, абсолютное значение коэффициента термоэдс слабо изменяется при увеличении уровня легирования. Одновременно, на зависимостях S(T) появляются дополнительные особенности, а именно, протяженный участок линейного падения коэффициента термоэдс с ростом температуры, причем наклон зависимости S(T) на этом участке последовательно возрастает с ростом х. Отмечено, что при других неизовалентных замещениях в системе УВа2СизОу подобная модификация температурных зависимостей коэффициента термоэдс не наблюдается, что позволяет связать эту особенность поведения коэффициента термоэдс с влиянием примеси кальция. Температурные зависимости коэффициента Холла приближенно описываются формулой 11ц(Т)=А+В/Т, при отклонении от стехиометрии эта зависимость постепенно ослабляется, а абсолютные значения коэффициента Холла растут при увеличении дефицита кислорода или содержания кобальта и слабо изменяются в образцах, содержащих кальций.

Далее проведен анализ полученных экспериментальных данных в рамках модели узкой зоны. При этом удалось достичь хорошего качественного согласия расчетных и экспериментальных температурных зависимостей для

удельного сопротивления и коэффициента Холла, и количественного их совпадения в случае коэффициента термоэдс. На основании этого анализа были определены значения основных модельных параметров, характеризующих структуру зонного спектра - полной эффективной ширины проводящей зоны, степени заполнения зоны электронами и степени локализации носителей заряда. Динамика изменения значений этих параметров с ростом отклонения от стехиометрического состава такова: ширина узкой зоны и степень локализации носителей заряда увеличиваются для всех исследованных серий, степень заполнения зоны растет для серий УВа2Си3Оу и УВагСиз^Со^О^ и уменьшается в сериях У1.ЛСадВа2Си30у и У1.ЛСа^Ва2.дЬал:СизОг Для двух последних серий образцов характерно также возникновение асимметрии проводящей зоны, степень которой последовательно возрастает с ростом содержания кальция, что и приводит к появлению обнаруженных особенностей на температурных зависимостях коэффициента термоэдс. Причиной возникновения этой асимметрии является внесение кальцием дополнительных состояний в проводящую зону.

Проведен анализ обнаруженной трансформации зонного спектра и свойств системы носителей заряда в исследованных образцах. Показано, что рассмотрение процессов, происходящих под действием неизовалентного легирования в кислородной подсистеме, а также учет специфического воздействия кальция, связанного с внесением им дополнительных состояний в проводящую зону, позволяют непротиворечиво интерпретировать все полученные результаты.

Последовательное увеличение ширины узкой зоны, наблюдаемое во всех сериях образцов, мы связываем, в первую очередь, с ростом разупорядочения кислородной подсистемы. Для серии с дефицитом по кислороду уменьшение содержания кислорода и, соответственно, рост числа вакансий приводят к росту степени разупорядочения, вызывая, согласно модели андерсоновской локализации состояний, расширение зоны и относительное уменьшение полосы делокализованных состояний, происходящее за счет локализации состояний на краях зоны. В случае легирования кобальтом неизовалентное замещение Со—»Си приводит к росту содержания кислорода в ячейках, содержащих кобальт, и одновременному его уменьшению в ячейках без кобальта. В результате, мы вновь имеем сильное разупорядочение кислородной подсистемы, что и приводит к изменению значений зонных параметров, аналогичному наблюдаемому для серии с дефицитом по кислороду. Существенное воздействие на кислородную подсистему оказывает и неизовалентное замещение иттрия кальцием. При этом нарушается зарядовый баланс системы, в результате чего содержание кислорода уменьшается, и мы приходим к ситуации, описанной для серии с дефицитом по кислороду. Наконец, одновременное двойное легирование в образцах У^Са-Заг-ДАСизО^, позволяет, за счет сохранения общего зарядового баланса в системе, минимизировать изменение состава образцов по кислороду. Тем не менее,

вызванное нензовалентными замещениями общее разупорядочение решетки, а также незначительное увеличение содержания кислорода и в этой серии приводят к расширению зоны и росту степени локализации носителей, хотя и существенно более слабому, чем в случае одиночного легирования.

Увеличение степени заполнения зоны электронами, наблюдаемое в серии с дефицитом по кислороду и серии, легированной кобальтом, связано с изменением зарядового баланса системы, приводящим к увеличению числа электронов в зоне. Для серии образцов, легированных Са, и серии с двойным легированием характерно наличие эффекта зарядовой компенсации. В образцах У^Са^ВагСизОз, увеличение отрицательного заряда при замещении Са2+-»У3+ компенсируется происходящим уменьшением содержания кислорода, а в системе У^^Са^Вао^Ьа^СизО^ одновременное введение примесей с разной, относительно замещаемых элементов, валентностью (Са2+->У3+ и Ьа3+-»Ва2+) приводит, при слабом изменении содержания кислорода, к сохранению общего зарядового баланса. При этом определяющим фактором является внесение кальцием дополнительных состояний в зону. В этом случае при незначительном изменении числа электронов в зоне степень ее заполнения (равная отношению полного числа электронов к полному числу состояний в зоне) уменьшается за счет увеличения числа зонных состояний. Одновременно, дополнительные состояния вызывают появление асимметрии функции плотности состояний и последовательный рост ее степени с ростом содержания кальция. Такая асимметрия учитывается в модели узкой зоны путем смещения прямоугольника, аппроксимирующего функцию дифференциальной проводимости, относительно центра зоны (см. рис. 3, значение параметра Ь).

Таким образом, в пятой главе показано, что экспериментальные данные по температурным зависимостям удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс и Холла в исследованных системах могут быть объяснены в рамках модели узкой зоны. Получены значения основных параметров зонного спектра для всех исследованных образцов, которые будут затем использоваться при анализе экспериментальных данных для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена.

В шестой главе приводятся полученные нами экспериментальные данные для температурных зависимостей коэффициента Нернста-Этгингсгаузена в нормальной фазе в легированных образцах ВТСП иттриевой системы, описанных в предыдущей главе, а также проводится их теоретический анализ в рамках модели узкой зоны совместно с данными для других кинетических коэффициентов.

Главной особенностью коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП иттриевой системы в нормальной фазе является его крайне малое абсолютное значение. Для всех исследованных образцов значение 0){к^е) при Г=300 К не превышает 1.2 см2/(Вс), при этом для образца УВа2Си3Оу с минимальным отклонением от стехиометрии (у= 6.91) эта величина составляет около 0.1 см2/(Вс). Знак коэффициента Нернста-Этгингсгаузена при Г=300 К всегда

0.2

0.0

-0.2

и СО

г*

г

и

0.2

0.0

-0.2

£ о

-0.2

□□ (ЯЙ

х=0 х=0.05

положительный, для образцов состава У^Са^агДа^Сиз-^СОзД, при низких температурах наблюдается смена знака (). Приведены температурные и концентрационные зависимости коэффициента Нернста-

Эттингсгаузена для всех исследованных серий образцов. На рис. 4 символами показаны зависимости ОУ) для серии образцов УВа2СизО^ с различным дефицитом кислорода, а на рис. 5 -зависимости £>(7) для образцов состава У^Са^Ва^Ьа^Сиз^Со^. Качественно аналогичный вид демонстрируют температурные

зависимости коэффициента

Нернста-Эттингсгаузена и в двух других исследованных сериях.

Полученные результаты позволили выявить следующие характерные особенности

зависимостей (2(Т) в легированных ВТСП системы УВа2Си3Оу:

• коэффициент Нернста-Эттингсгаузена при Г=300 К положителен, при малых абсолютных значениях () в области температур Г<150 К наблюдается переход к его отрицательным значениям;

• при понижении температуры коэффициент Нернста-Эттингсгаузена слабо возрастает, затем зависимость 0(7) демонстрирует широкий максимум, после чего происходит быстрое падение значения £>;

• увеличение кислородного дефицита и одиночное легирование Со-»Си приводят к быстрому росту значений при увеличении степени отклонения от стехиометрии, при этом вид зависимости Q(T) качественно не меняется;

• одиночное замещение Са—а также одновременное двойное легирование в системе У1^СаЛВа2-ЛЬа^Си30), оказывают па значение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и вид его температурной зависимости очень слабое воздействие.

Отмечено, что все основные особенности экспериментальных зависимостей <2(7) качественно соответствуют результатам проведенного в главе 4 теоретического расчета при использовании модельной аппроксимации, показанной на рис. 3. Это позволяет использовать развитый в главе 4 подход для количественного анализа полученных экспериментальных данных.

Далее проведен анализ полученных зависимостей £?(Т) в рамках модели узкой зоны. При этом использовались значения основных параметров модели, определенные в главе 5 на основании анализа температурных зависимостей коэффициента термоэдс. Это позволило избежать неопределенности при расчете температурных зависимостей коэффициента Нернста-Этгингсгаузена, для которых необходимо было использовать только два дополнительных параметра - значения подвижности носителей заряда и и параметра к, характеризующего степень асимметрии дисперсионной кривой е(к) (см. рис. 3). При этом эти два параметра оказывают на расчетную зависимость 0,(Т) различное воздействие - параметр к определяет вид температурной зависимости коэффициента Нернста-Этгингсгаузена, а параметр и - его абсолютное значение. Это обстоятельство позволяет однозначно определить их значения для каждого из исследованных образцов.

В результате проведенных расчетов для всех образцов удалось добиться хорошего количественного согласия расчетных и экспериментальных зависимостей Q(T), что демонстрируется на рис. 4 и рис. 5, где наряду с экспериментальными данными различными линиями показаны результаты расчета для соответствующих образцов. Отмечено, что во всех случаях полученные значения модельных параметров позволяют одновременно количественно описать температурные зависимости коэффициентов термоэдс и Нернста-Этгингсгаузена, и качественно - удельного сопротивления и коэффициента Холла.

Таким образом, на основе комплексного анализа температурных зависимостей кинетических коэффициентов получена новая информация о структуре зонного спектра и параметрах системы носителей заряда, а именно, определены значение подвижности носителей заряда и степени асимметрии дисперсионной кривой в(к) в исследованных образцах. Далее проведен анализ концентрационных зависимостей этих величин в исследованных системах.

Значения подвижности оказались очень низкими и составляют единицы см2/(Вс). По нашему мнению, это может являться следствием большой величины эффективной массы носителей заряда, что свойственно узкозонным системам. Необходимо отметить, что мы анализируем не классическую нернстовскую подвижность, равную отношению 0/(А</е), а значение дрейфовой подвижности носителей заряда, определяемое из анализа температурных

зависимостей коэффициента Нериста-Эттингсгаузена с учетом предположения об узости проводящей зоны в ВТСП-соединениях. В этой связи представлялось интересным сравнить полученные значения подвижности со значениями, рассчитанными по данным для коэффициента Холла и удельного сопротивления. Однако, для случая узкой зоны бессмысленно использовать для этого сравнения непосредственно значение холловской подвижности, определяемое произведением Лии. Необходимо определить значение дрейфовой подвижности носителей заряда из экспериментальных значений удельной проводимости и коэффициента Холла для конкретного образца, используя формулы, справедливые для случая узкой проводящей зоны, и данные о значениях параметров зонного спектра для этого образца. Найденное таким образом значение подвижности носителей заряда можно сравнить со значением, полученным из эффекта Нернста-Эттингсгаузена в рамках модели узкой зоны. Результаты таких расчетов, проведенных для образца с минимальным значением удельного сопротивления, и, по-видимому, с наименьшим количеством, дефектов, показали, что величина подвижности, определенная из эффекта Холла, оказалась в 1.5 раза выше значения, полученного из анализа коэффициента Нернста-Эттингсгаузена. Это незначительное различие может быть связано как с присутствием дефектов в поликристаллическом образце, так и с наличием в ВТСП-соединениях существенной анизотропии транспортных свойств, которая не учитывалась в наших расчетах.

Концентрационные зависимости подвижности носителей заряда в исследованных системах показаны на рис. 5. Видно, что динамика изменения значения подвижности различна для серий образцов с различным типом отклонения от стехиометрии: для УВагСизОу.* и УВагСи^Со^О,, наблюдается близкий к линейному рост подвижности с увеличением значения х (за исключением последнего образца системы УВа2Си307.л с максимальным дефицитом кислорода), а в образцах У^Са^Ва^СизО^ и У^Са^Ва^Ьа^СизОу значение подвижности с ростом уровня легирования практически не меняется.

о

Для интерпретации этих результатов необходимо учесть два фактора. С одной стороны, происходящее с ростом х увеличение ширины узкой зоны, характерное для исследованных систем, должно вызывать

уменьшение

значения

О1—■—1—•—1—■—1—•—1—■— 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

уровень легирования, х

Рис. 5.

эффективной массы, что будет приводить к увеличению подвижности. С другой стороны, увеличение беспорядка в кислородной подсистеме должно

приводить к уменьшению времени релаксации носителей заряда, а значит и к уменьшению подвижности. Оба рассмотренных процесса реализуются с ростом уровня легирования в исследованных системах, оказывая на величину подвижности противоположное воздействие. Однако, степень этого воздействия различна. Сильное расширение зоны в сериях образцов с дефицитом по кислороду и легированных кобальтом приводит к тому, что первый фактор становится определяющим, что и вызывает рост подвижности носителей заряда с увеличением степени отклонения от стехиометрического состава. В образцах систем У^Са^ВагСизО^, и У^Са^Ваг-лЬа^СизОд, благодаря реализации эффекта компенсации ширина зоны с ростом х увеличивается менее существенно. В результате, два указанных процесса (уменьшение эффективной массы и уменьшение времени релаксации) компенсируют влияние друг друга на величину подвижности, благодаря чему ее значение практически не меняется с ростом уровня легирования.

Анализ температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в рамках модели узкой зоны выявил также наличие асимметрии дисперсионной зависимости с(к). Это свойство является фундаментальным для системы УВа2Си30,, и проявляется как в легированных, так и в нелегированных образцах. Как видно из данных по абсолютной величине энергетического сдвига к\У точки смены знака функции ая(в) (определяемой сменой знака второй производной дисперсионной зависимости е(к)) относительно центра зоны, представленных на рис. 6, четко прослеживаются две различные тенденции в изменении величины энергетического сдвига с ростом уровня легирования для образцов, содержащих и не содержащих кальций. Для серии состава УВа2Си307.х при росте дефицита кислорода и серии УВа2Си3_хСо/)у при увеличении содержания кобальта величина энергетического сдвига точки смены знака на зависимости о>/(е) незначительно возрастает в области малого уровня легирования, после чего быстро уменьшается. В отличие от этого, в серии, легированной кальцием, и серии с двойным легированием значение kW

постоянно растет. Такая разница в динамике изменения асимметрии вызвана, по нашему мнению,

спецификой

влияния

исследованных замещений на модификацию проводящей зоны. Рост дефицита кислорода в УВагСизО^ и увеличение

и увеличение

О1—■—1—■— 0.0 0.1 0.2

уровень легировапия, х Рис. 6.

0.3 0.4 0.5

содержания кобальта в УВа2Си3. ^Со^Оу, приводят к качественно схожему изменению состояния кислородной подсистемы,

вызванному ее разупорядочением. Можно предположить, что это

подсистемы.

приводит к трансформации вида дисперсионной кривой s (к). Наши результаты показывают, что характер этой трансформации таков, что асимметрия зависимости е(к) последовательно уменьшается и, видимо, должна исчезать при достаточно большом уровне легирования. С другой стороны, особенностью систем У1.ЛСа^Ва2Си3Оу и Yi.^Са^Ваг JLa^Ci^O^ является специфическое воздействие кальция на структуру проводящей зоны. Внесение при легировании кальцием дополнительных состояний в зону приводит к изменению вида функции плотности состояний, вызывая появление ее асимметрии. При аппроксимации прямоугольниками это выражается в смещении центра прямоугольника сг(е) относительно прямоугольника D(z) вниз по шкале энергии (значение параметра Ъ на рис. 3 отрицательно). Такое изменение вида функции плотности состояний сказывается также и на степени асимметрии дисперсионной зависимости е(к), усиливая ее. В связи с этим интересно отметить, что параметр асимметрии к также имеет отрицательный знак, соответствующий смещению прямоугольников огд{е) вниз по шкале энергии относительно центра зоны. Таким образом, легирование кальцием приводит к росту асимметрии дисперсионной зависимости £(к). При этом, из сравнения данных по величине энергетического сдвига для серий с одиночным легированием кальцием и с двойным легированием, видно, что в первом случае значение kW увеличивается с ростом содержания кальция достаточно слабо, а во втором наблюдается его заметный рост. Такое отличие в динамике изменения степени асимметрии связано с явлением компенсации воздействия кальция на зарядовый баланс системы Y l .¿Cajiï а2 JLa^Cv^Oy второй неизовалентной примесью - лантаном. Благодаря этому не происходит изменения состояния кислородной подсистемы, что позволяет выделить воздействие кальция в «чистом» виде. В результате в серии с двойньм легированием увеличение содержания кальция сильнее сказывается на величине энергетического сдвига, вызывая его более сильный рост. В системе У|^Са^Ва2СизОу, увеличение х вызывает одновременное уменьшение содержания кислорода и рост беспорядка в кислородной подсистеме, что в свою очередь, должно приводить к уменьшению степени асимметрии дисперсионной кривой аналогично наблюдаемому в серии с дефицитом по кислороду. Таким образом, мы имеем два встречных процесса - увеличение уровня легирования кальцием и рост разупорядочения кислородной подсистемы, оказывающие на величину асимметрии противоположное действие, что и приводит к ее более слабому росту.

Таким образом, привлечение результатов, полученных при комплексном анализе электронных явлений переноса, позволяет непротиворечиво объяснить обнаруженную зависимость параметров и и kW от уровня легирования во всех исследованных сериях образцов. Это является веским аргументом в пользу правомерности используемого нами подхода для анализа электронных явлений переноса в легированных ВТСП системы УВа2СизО>,.

В Заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Таким образом, в диссертационной работе впервые поведено систематическое экспериментальное исследование коэффициента Нернста-Этгингсгаузена в нормальной фазе в ВТСП системы ¥Ва2Си30,, при легировании различными примесями. Полученные результаты проанализированы совместно с данными для других кинетических коэффициентов в рамках модели, предполагающей наличие в зонном спектре ВТСП-материалов узкого пика плотности состояний. Это позволило описать все особенности экспериментальных температурных зависимостей четырех кинетических коэффициентов (удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена) и получить дополнительную информацию о структуре проводящей зоны и свойствах системы носителей заряда в легированном УВа2СизОг В качестве основных результатов работы необходимо отметить следующие:

1. Разработана и апробирована оригинальная методика измерения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, позволившая на поликристаллических образцах системы УВа^СизО^ надежно регистрировать крайне низкие абсолютные значения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, а также измерять температурные зависимости Q(T) в диапазоне температур Г=80+350К. Минимальное надежно фиксируемое значение £?/(&о/е) при 7=300 К составляет 5-10"3см2/(Вс), а погрешность при измерении температурной зависимости коэффициента Нернста-Эттингсгаузена - 10%. Это позволяет надежно фиксировать все особенности температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП-материалах в нормальной фазе.

2. Проведено систематическое комплексное экспериментальное исследование транспортных свойств в образцах ВТСП системы УВагСизО,, с различными типами отклонения от стехиометрии, изготовленных по единой технологии. Впервые получены систематические экспериментальные данные о температурных зависимостях коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в нормальной фазе для четырех серий легированных образцов иттриевой ВТСП-системы - УВагСщОу с варьируемым содержанием кислорода, УВагСиз^Со^, У^Са^ВагСизО,, и У,.^Са^Ва2.хЬахСщОу.

3. Обнаружено, что коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в УВагСизО^ в нормальной фазе имеет крайне низкие значения, составляя для составов, близких к стехиометрии, величину 2/(А'о/е)~0.1 см2/(Вс) при 7-300 К. При Г=300 К значения Q всегда положительны, при понижении температуры коэффициент Нернста-Эттингсгаузена слабо возрастает, затем зависимость 0(7) демонстрирует широкий максимум, после чего происходит быстрое падение значения Q. При малых абсолютных значениях в области температур Г<150 К наблюдается переход к отрицательным значениям ().

4. Увеличение дефицита кислорода и замещение Со->Си приводят к быстрому росту значений (), при этом вид зависимости ()(Т) качественно не меняется, в то

время как одиночное замещение Са-»У, а также одновременное двойное легирование в системе У^^Са^Ваг^Ьа^СизО^ оказывают на значение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и вид его температурной зависимости очень слабое воздействие.

5. Проведен детальный теоретический анализ эффекта Нернста-Эттингсгаузена в проводниках с узкой проводящей зоной, а также рассмотрены особенности применения результатов этого анализа к описанию зависимостей Q(T) в высокотемпературных сверхпроводниках в нормальной фазе. Получены математические выражения для расчета коэффициента <2, на основании которых качественно проанализированы особенности зависимости <Э(Т), к появлению которых приводит условие узости проводящей зоны. Показано, что знак, величина и вид температурной зависимости коэффициента Нернста-Эттингсгаузена определяются не характером энергетической зависимости времени релаксации, а степенью отклонения дисперсионной зависимости е(к) от квадратичного закона. Подробно рассмотрены причины, приводящие к нетривиальному виду зависимости £}(Т) в случае узкой проводящей зоны.

6. Проведен комплексный анализ экспериментальных температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для серий образцов системы УВа^СизО,, с различными типами замещений и дефицитом по кислороду. При этом использовались значения основных параметров зонного спектра, определенные из анализа в рамках модели узкой зоны данных о температурных зависимостях коэффициентов термоэдс и Холла для тех же образцов.

7. На основе комплексного анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Эттингсгаузена совместно с данными для других кинетических коэффициентов определены значения подвижности носителей заряда в исследованных образцах и сделан вывод о наличии асимметрии дисперсионной зависимости е(к). Это свойство является фундаментальным для системы УВагСизОу и проявляется как в нелегированных образцах, так и в системах с различными типами замещений. Удалось непротиворечиво объяснить полученные результаты по динамике изменения значений подвижности и степени асимметрии дисперсионной зависимости с ростом уровня легирования для всех исследованных систем. При этом анализ данных для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в системах У^СаЗагСизОу и У1 ^Са^Ваз-Д^СизОз,,, позволил получить дополнительное подтверждение предположения о внесении состояний в проводящую зону УВагСизО^ при легировании кальцием.

8. Показано, что несмотря на многообразие исследованных соединений и ряд обнаруженных особенностей в поведении кинетических коэффициентов, в рамках модели узкой зоны при использовании единого набора параметров, характеризующих особенности строения зонного спектра и свойств системы носителей заряда, удается одновременно количественно описать температурные зависимости коэффициентов термоэдс и Нернста-

Эттингсгаузена и качественно - особенности температурных зависимостей удельного сопротивления и коэффициента Холла во всех исследованных системах. Тем самым получено убедительное подтверждение правомерности применения данной модели для описания транспортных свойств ВТСП системы "УВагСизОу и возможности ее использования для получения информации о строении зонного спектра и свойствах системы носителей заряда, а также их изменения под действием различных типов отклонений от стехиометрии.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Н.В.Агеев, Е.В.Владимирская, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов, А.В.Чугреев. Плазменная частота и кинетические коэффициенты в УВагСизО^ с различным содержанием кислорода. ФТТ, 36 (1994), № 4, с. 1013-1024.

2. N.V.Ageev, V.E.Gasumyants, V.I.Kaidanov. Nernst-Ettinghausen effect of doped LnBaCuO in the normal phase. II Int. Symp. «High-Tc Superconductivity and Tunneling Phenomena», Donetsk, 1994, Abstracts, p. 17.

3. Н.В.Агеев, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов. Поперечный эффект Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП системы Y-Ba-Cu-0 в нормальной фазе. Письма в ЖТФ, 20 (1994), вып. 20, с. 47-50.

4. В.Э.Гасумянц, Н.В.Агеев. Поперечный эффект Нернста-Этгангсгаузена в ВТСП системы Y-Ba-Cu-0 в нормальной фазе. Росс, научн.-техн. конф. «Инновационные наукоемкие технологии для России», С.-Петербург, 25-27 апр., 1995, Тез. докл., Ч. 9, с. 122.

5. V.Gasumyants, N.Ageev, E.Vladimirskaya, V.Kaydanov. Normal-state Nernst coefficient in УВа2Си3.лСо^Оз, with different cobalt content. 5th World Congress on Superconductivity, Budapest, July 7-11, 1996, Book of abstracts, p. 225.

6. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, I.E.Goldberg, V.I.Kaydanov. Normal-state Nernst effect of YBa2Cu3Ox (x=6.3-6.9): Experiment and analysis. 5th Int. Conf. «Mater, and Mechan. of Supercond.: HTSC», Book of abstracts, p. 170.

7. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, I.E.Goldberg, V.I.Kaydanov. Normal-state Nernst effect of YBa2Cu3Ox (x=6.3-6.9): Experiment and analysis. Physica С 282-289 (1997), p. 1279-1280.

8. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, E.Vladimirskaya, V.Kaydanov. Normal-state Nernst coefficient in YBa2Cu3.;(Co.lO>, with different cobalt content. Superlatt. and Microstruct. 24 (1998), p.443-447.

9. В.Э.Гасумянц, Е.В.Владимирская, М.В.Елизарова, Н.В.Агеев. О возможности внесения кальцием дополнительных состояний в проводящую зону при легировании YBa2Cu3Or ФТТ 40 (1998), № 12, с. 2145-2152.

10. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev. Nernst coefficient in Y-based high-temperature superconductors in the normal state. XII Ural Winter School «Electronic properties of low dimensional semi- and superconducting structures». Ekaterinburg, Febr. 15-20, 1999, Abstracts, p. 76-77.

11. R.Suryanarayanan, V.Gasumyants, N.Ageev. Anomalous Nernst effect in Lao.8sMn03. Phys. Rev. B, 59 (1999), No. 14, p. R9019-R9022.

23

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97.

Подписано в печать 04. Ас&£> ■ Объем в пл. Тираж А СО. Заказ №

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства СПбГТУ 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ, СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ВТСП СИСТЕМЫ УВа2Си30,. ЭФФЕКТ НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В ВТСП-СИСТЕМАХ. (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Кристаллическое строение УВа2Си30^

1.2. Транспортные свойства ВТСП системы УВагСизО^ в нормальной

1.2.1. Удельное сопротивление

1.2.2. Коэффициент термоэдс

1.2.3. Коэффициент Холла

1.3. Анализ моделей энергетического спектра электронов, предложенных для описания электронных явлений переноса в ВТСП-материалах в нормальной фазе

1.4. Модель узкой зоны

1.4.1. Общие положения модели узкой зоны

1.4.2. Выражения для расчета температурных зависимостей кинетических коэффициентов

1.4.3. Изменение параметров проводящей зоны в ¥Ва2Си307 с ростом дефицита кислорода

1.4.4. Коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в модели узкой зоны

1.5. Коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП-материалах;

1.5.1. Особенности измерения зависимости (){Т)

1.5.2. Экспериментальные данные о зависимости ()(Т) в ВТСП-материалах в смешанном и нормальном состоянии

1.5.3. Анализ коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСПматериалах

1.5.3.1. Область смешанного состояния

1.5.3.2. Область нормального состояния 92 Выводы

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

2.1. Требования к измерительным установкам

2.2. Измерение удельного сопротивления

2.3. Измерение коэффициента термоэдс

2.4. Измерение коэффициента Холла

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУ ЗЕНА

3.1. Метод измерения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и его особенности

3.2. Установка для измерения зависимостей Q(T)

3.3. Определение значений коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и погрешности измерений

3.4. Проверка достоверности измерений 122 Выводы

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В СЛУЧАЕ УЗКОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ

4.1. Вывод общего выражения для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена

4.2. Коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в случае узкой проводящей зоны

4.3. Применение модели узкой зоны к анализу коэффициента

Нернста-Эттингсгаузена

4.4. Информация о свойствах системы носителей заряда, получаемая из анализа зависимостей Q(T) в рамках модели узкой зоны

4.5. Анализ применимости кинетического уравнения

Выводы

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ И ИХ АНАЛИЗ В

РАМКАХ МОДЕЛИ УЗКОЙ ЗОНЫ

5.1. Особенности исследованных систем и характеристика образцов

5.2. Результаты электрофизических измерений

5.3. Анализ полученных экспериментальных данных 202 Выводы

ГЛАВА 6. КОЭФФИЦИЕНТ НЕРНСТА-ЭТТИНГСГАУЗЕНА В ВТСП: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ

6.1. Экспериментальные данные о температурных зависимостях коэффициента Нернста-Эттингсгаузена

6.2. Анализ экспериментальных зависимостей Q(T) 230 Выводы 251 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 253 Список работ автора по теме диссертации 257 Список литературы

Несмотря на то, что с момента открытия высокотемпературной сверхпроводимости в оксидных системах [1] прошло довольно много времени, вопрос о механизме этого явления остается открытым до сих пор, и его решение является одной из актуальнейших задач современной физики твердого тела. Для решения этой задачи необходимо получение достоверной информации о структуре зонного спектра в этих материалах, его генезисе, способах управления им и связи сверхпроводящих свойств ВТСП-материалов со свойствами электронной системы в нормальной фазе. Наличие таких сведений могло бы помочь в выборе возможных моделей для объяснения явления высокотемпературной сверхпроводимости. Однако следует констатировать, что многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, ставившие такого рода цели, не дали однозначных результатов ни для одного из классов ВТСП-материалов, и вопрос о принципиальных особенностях строения их зонного спектра в настоящий момент остается открытым.

Одним из проявлений необычных свойств нормального состояния в ВТСП-материалах, непосредственно связанным со строением зонного спектра в них, являются особенности, наблюдаемые при экспериментальном исследовании электронных явлений переноса в нормально фазе. К настоящему времени накоплен большой объем экспериментальных данных о характере температурных зависимостей кинетических коэффициентов (удельного сопротивления р, коэффициентов термоэдс £ и Холла Ян) в высокотемпературных сверхпроводниках различных классов (в частности, в соединении УВагСизОу, изучению которого посвящена данная работа) и о характере трансформации этих зависимостей при различных отклонениях от стехиометрии. Было обнаружено, что зависимости р(7), £(7) и Ян(Т) в ВТСП-материалах обладают целым рядом нетривиальных особенностей, отличающих эти соединения от традиционных объектов исследования физики твердого тела - металлов и полупроводников. Вопрос о причине такого поведения и, более широко, о природе и свойствах нормального состояния в ВТСП-материалах является очень актуальным и широко обсуждаемым в литературе. Для объяснения необычного поведения кинетических коэффициентов используются различные подходы. К сожалению, в большинстве случаев обсуждаются отдельные свойства, например, коэффициент Холла или коэффициент термоэдс и, в основном, общие характерные особенности их поведения, хотя наибольший интерес, несомненно, представляют подходы, в рамках которых возможно объяснение с единых позиций совокупности особенностей температурных зависимостей всех кинетических коэффициентов.

Модель электронного транспорта, которая может быть использована для решения этой задачи, была предложена и разработана проф. В.И.Кайдановым (так называемая модель узкой зоны). Основное преимущество данной модели состоит в том, что с ее помощью можно не только качественно описать основные особенности температурных зависимостей кинетических коэффициентов в нормальной фазе, но и получить для них расчетные формулы, позволяющие проводить количественный анализ этих зависимостей. В результате, на основе анализа транспортных свойств в рамках модели узкой зоны могут быть определены параметры зонного спектра и системы носителей заряда, такие как степень заполнения зоны электронами, эффективная ширина проводящей зоны и эффективная ширина интервала делокализованных состояний для образцов различного состава. Как показало использование этого метода при изучении иттриевых и висмутовых ВТСП, в том числе и в случае их легирования различными примесями, такой подход позволяет проследить за трансформацией зонного спектра при изменении состава образцов и установить связь между изменением параметров зонного спектра и сверхпроводящими свойствами ВТСП-соединений.

В противоположность большому объему экспериментальных данных о поведении удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс и Холла в высокотемпературных сверхпроводниках, к настоящему моменту в литературе практически отсутствуют сведения о температурных зависимостях коэффициента Нернста-Эттингсгаузена () в нормальном состоянии. Немногочисленные результаты, полученные при измерении зависимостей Q(T) на образцах различных ВТСП-систем только стехиометрического состава, не дают возможности выяснить и проанализировать характерные для ВТСП-материалов особенности зависимостей £2(7). Сложившаяся ситуация, по-видимому, связана не с тем, что коэффициент Нернста-Эттингсгаузена является малоинформативным. Причина кроется в ряде объективных трудностей, возникающих при измерении этого эффекта в ВТСП-системах. Главная из них - это крайне низкие абсолютные значения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в нормальной фазе, требующие разработки специальной методики для измерения зависимостей 0{Т). По этой причине, уже получение только фактических данных о зависимостях 0{Т) и характере их трансформации при легировании представляет несомненный интерес.

Еще хуже обстоят дела с анализом экспериментальных зависимостей Q{T). Фактически, подобные попытки ограничиваются качественным обсуждением одной зависимости <2(Т), полученной для конкретного образца, и базируются на предположениях, недостаточно обоснованных и нуждающихся в серьезной дополнительной проверке. Такой подход к анализу коэффициента Нернста-Эттингсгаузена не дает возможности получить достоверную информацию о свойствах системы носителей заряда в исследуемых материалах, и ценность подобного анализа представляется весьма сомнительной. Действительно полезным и теоретически значимым может стать подход, базирующийся на сравнительном анализе большого массива экспериментальных данных, в том числе и по характеру трансформации зависимостей 0(Т), при направленном изменении состава образцов. Исключительно важно также рассматривать поведение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена не отдельно, а в совокупности с результатами для других кинетических коэффициентов. Экспериментальные данные по удельному сопротивлению, коэффициентам термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена, полученные для одних и тех же образцов, необходимо использовать для совместного и комплексного анализа. Это, во-первых, даст возможность получить наиболее полную информацию об особенностях электронных явлениях переноса в ВТСП-материалах в нормальной фазе. С другой стороны, только такой подход может позволить извлекать из зависимостей Q{T) полезную, объективную информацию. При этом становится возможным не только качественный, но и количественный анализ экспериментальных данных.

За основу для проведения подобного комплексного анализа кинетических коэффициентов в нормальной фазе в данной работе была выбрана модель узкой зоны, в рамках которой ранее уже успешно проводился совместный количественный анализ зависимостей р(7), 5(7) и ЯнСП для различных ВТСП-систем. Несомненно, что включение в рассмотрение и анализ данных о зависимостях £(7), при условии их успешной интерпретации, не только должно позволить получить дополнительную информацию о параметрах системы носителей заряда в нормальном состоянии, но и послужит дополнительным аргументом в пользу применимости модели узкой зоны для комплексного анализа электронных явлений переноса в ВТСП-материалах. Необходимо отметить, что теоретический анализ коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в случае проводников с узкой проводящей зоной ранее не проводился, и реализация подобного комплексного подхода к анализу кинетических коэффициентов требует его детальной предварительной разработки. С другой стороны, общие результаты анализа поведения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена при наличии в зонном спектре материала узкой проводящей зоны будут иметь, по нашему мнению, самостоятельное теоретическое значение и могут быть использованы в дальнейшем для интерпретации зависимостей ¡2(7) не только в случае ВТСП-материалов.

Решению перечисленных вопросов и посвящена настоящая диссертационная работа, и все вышеизложенное свидетельствует об актуальности ее темы.

Основные цели диссертационной работы включали:

1. Разработку методики экспериментального исследования температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для керамических образцов ВТСП-систем в нормальной фазе, проверку надежности и достоверности получаемых при этом результатов.

2. Проведение комплексного экспериментального исследования электронных явлений переноса (удельное сопротивление, коэффициенты термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена) в нормальной фазе в системе УВа2Си30>, с различным типом и степенью отклонения от стехиометрического состава. Выявление характерных особенностей зависимостей ()(Т) в ВТСП системы УВа2Си30^ и характера их трансформации под действием легирования.

3. Теоретический анализ коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в случае проводников с узкой проводящей зоной, выявление основных особенностей его поведения по сравнению с классическим случаем широкой зоны. Разработку модели для описания зависимостей Q{T) в ВТСП-материалах.

4. Проведение комплексного анализа температурных зависимостей четырех кинетических коэффициентов на основе модели узкой зоны, определение параметров зонного спектра и системы носителей заряда в исследованных образцах. Проверку применимости модели узкой зоны для описания всей совокупности экспериментальных результатов.

5. Анализ характера и механизма трансформации зонного спектра УВагСизОу при легировании, получение дополнительной информации о структуре зонного спектра и свойствах системы носителей заряда на основе анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Эттингсгаузена.

Выбор объектов исследования для данной работы был обусловлен следующими соображениями. В связи с тем, что наиболее экспериментально изученной является система УВа2Си30^, нами было решено провести измерения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена на образцах именно этой системы. Это давало возможность при анализе экспериментальных зависимостей 0,(Т) воспользоваться уже проверенными многочисленными экспериментальными данными, в особенности по динамике поведения других кинетических коэффициентов в зависимости от температуры, а также типа и степени легирования. Исходя из этих же соображений, первым объектом исследования была выбрана серия образцов УВагСизОу с направленным изменением содержания кислорода. Именно для таких образцов с различным дефицитом кислорода имеется наиболее обширный экспериментальный материал, и измерения, проводимые для УВа2СизОу с варьируемым значением кислородного индекса, можно назвать "классическими".

В дальнейшем, в целях накопления экспериментальных данных для последующего анализа, нами было проведено исследование коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для нескольких серий образцов системы УВа2Си30^ с различными типами катионных замещений, а именно образцов, легированных кобальтом состава УВагСиз^Со^О^, легированных кальцием состава У^Са^ВагСизО^, а также для серии с одновременным легированием лантаном и кальцием состава У1 .ЛСахВ а2.хЬахСи3 Оу.

Научная новизна работы состоит в проведении экспериментального исследования и теоретического анализа коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП системы УВа2Си3Оу в нормальной фазе и получении на основе этого анализа дополнительной информации о свойствах системы носителей заряда. Из результатов работы, полученных впервые, в первую очередь необходимо отметить следующие:

1. Проведен детальный теоретический анализ особенностей эффекта Нернста-Эттингсгаузена в проводниках с узкой проводящей зоной и разработана модель, позволяющая использовать результаты этого анализа для интерпретации зависимостей (){Т) в ВТСП системы УВа2Си30^ в нормальной фазе.

2. Проведено систематическое экспериментальное исследование температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в образцах системы УВагСиэО^ при направленном изменении их состава по кислороду, а также в случае легирования кобальтом, кальцием и при двойном легировании Са->У + Со-»Си. Выявлены основные особенности, присущие зависимостям 0(Т) в системе УВагСиэО^ и проанализирован характер трансформации этих зависимостей в зависимости от типа и содержания примесей.

3. Проведен совместный количественный анализ результатов измерения температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена в легированных образцах системы УВа2Си3Ог Получено убедительное подтверждение правомерности применения модели узкой зоны для описания транспортных свойств ВТСП-материалов в нормальной фазе и возможности ее использования для получения информации о строении и трансформации зонного спектра УВа2Си3Ог

4. В рамках разработанного метода анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Эттингсгаузена получены оценки значения подвижности носителей заряда и степени асимметрии дисперсионной зависимости е(к), а также выявлен и проанализирован характер их изменения под действием легирования.

Практическая ценность работы.

1. Разработана методика исследования коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, позволяющая в динамическом температурном режиме надежно измерять его температурные зависимости на поликристаллических образцах в диапазоне Г=80-г300К в случае его крайне низких значений (порядка 0.1 см /(Вс) в единицах 0,1{к§1е)).

2. Убедительно продемонстрирована возможность использования метода анализа транспортных свойств в нормальной фазе на основе модели узкой зоны для исследования особенностей строения зонного спектра и свойств системы носителей заряда в ВТСП-соединениях.

3. Получена важная информация о строении и особенностях формирования зонного спектра УВагСизО^, а также характере его трансформации при легировании, которая может оказаться необходимой и весьма полезной при построении модели высокотемпературной сверхпроводимости.

Содержание и структура работы

выводы

1. В результате экспериментального изучения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в образцах ВТСП системы УВа2Си3Оу при легировании различными примесями определены характерные черты его температурной зависимости: резкий рост значений <2 при увеличении температуры, наличие широкого максимума на зависимости ()(Т), последующее незначительное падение значений () вблизи комнатной температуры. Коэффициент Нернста-Эттингсгаузена при 7=300 К всегда положительный, при этом в области низких температур (Г<150 К) при малых абсолютных значениях <2 наблюдается смена его знака.

2. Измерены температурные зависимости коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для серий образцов следующего состава: УВа2Си30^, УВагСиз.дСо^Оу, У^Са^ВагСизОу и У1.ЛСаЛВа2.хЬа^Си3Оу. Обнаружено, что для первых двух серий характерен сильный рост абсолютных значений () при увеличении дефицита по кислороду или содержания кобальта, в то время как для серий У^Са^ВагСиэО,, и У\-ЛСахВа2.ЛЬахСи3О^ величина коэффициента Нернста-Эттингсгаузена практически не зависит от степени легирования. Характер зависимости 0{Т) при всех исследованных типах легирования остается качественно неизменным.

3. Совместный анализ экспериментальных данных для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и других кинетических коэффициентов позволил определить подвижность носителей заряда в исследованных образцах. По порядку величины она составляет единицы см /(Вс). Для серий ¥Ба2Си3Оу и УБагСиз^Со^Оу наблюдается рост значений подвижности, который может быть вызван уменьшением значений эффективной массы при сильном расширении проводящей зоны. В сериях У^Са^ВагСизО,, И У].хСаЛВа2.^ЬахСи3Оу значение подвижности практически не зависит от уровня легирования, что связано с компенсацией влияния уменьшения значения эффективной массы уменьшением значения времени релаксации.

4. Для ВТСП-системы УВа2Си30^ характерна асимметрия дисперсионной зависимости 8(к). Это свойство является фундаментальным и не определяется воздействием какой-либо конкретной примеси. В то же время, при легировании кальцием происходит усиление этой асимметрии, которое мы связываем с внесением кальцием дополнительных состояний в проводящую зону.

5. Модель узкой зоны с использованием единого набора параметров позволяет одновременно описать характер температурных зависимостей четырех кинетических коэффициентов в легированных образцах ВТСП системы УВагСизО^, включая поведение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в диссертационной работе впервые поведено систематическое экспериментальное исследование температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в нормальной фазе в высокотемпературных сверхпроводниках системы УВагСизО^ при легировании различными примесями. Полученные результаты проанализированы совместно с данными для других кинетических коэффициентов в рамках модели, предполагающей наличие в зонном спектре ВТСП-материалов узкого пика плотности состояний. Это позволило не только описать все особенности экспериментальных температурных зависимостей четырех кинетических коэффициентов (удельного сопротивления, коэффициентов термоэдс, Холла и Нернста-Эттингсгаузена), но и получить дополнительную информацию о структуре проводящей зоны и свойствах системы носителей заряда в легированном УВагСизОу.

В ходе работы были получены следующие основные результаты:

1. Разработана и апробирована оригинальная методика измерения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, позволившая на поликристаллических образцах системы УВа2Си3Оу надежно регистрировать крайне низкие абсолютные значения коэффициента Нернста-Эттингсгаузена, а также измерять температурные зависимости Q(T) в диапазоне температур Г=8(Н-350К. Минимальное надежно фиксируемое значение 0)(къ1ё) при

3 2

Г=300К составляет 5-10" см/(Вс), а погрешность при измерении температурной зависимости коэффициента Нернста-Эттингсгаузена - 10%. Это позволяет надежно фиксировать все особенности температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП-материалах в нормальной фазе.

2. Проведено систематическое комплексное экспериментальное исследование транспортных свойств в образцах ВТСП системы УВагСизО^ с различными типами отклонения от стехиометрии, изготовленных по единой технологии. Впервые получены систематические экспериментальные данные о температурных зависимостях коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в нормальной фазе для четырех серий легированных образцов иттриевой ВТСП-системы - УВагСизО^ с варьируемым содержанием кислорода, УВагСиз.^Со^Оу, У^Са^ВагСизОд, и У {.хСахВа2.хЬахСщОу.

3. Обнаружено, что коэффициент Нернста-Эттингсгаузена в УВа2Си3Оу в нормальной фазе имеет крайне низкие значения, составляя для составов, близких к стехиометрии, величину QI(kQ^e)л¡0.\ см/(Вс) при 7=300 К. При 7=300 К значения ¡2 всегда положительны, при понижении температуры коэффициент Нернста-Эттингсгаузена слабо возрастает, затем зависимость <2(7) демонстрирует широкий максимум, после чего происходит быстрое падение значения О,. При малых абсолютных значениях в области температур 7<150 К наблюдается переход к отрицательным значениям ().

4. Увеличение кислородного дефицита и замещение Со—»Си приводят к быстрому росту значений () при. увеличении степени отклонения от стехиометрии, при этом вид зависимости <2(7) качественно не меняется, в то время как одиночное замещение Са—>У, а также одновременное двойное легирование в системе У^Са^Ваг-Д^СизОу оказывают на значение коэффициента Нернста-Эттингсгаузена и вид его температурной зависимости очень слабое воздействие.

5. Проведен детальный теоретический анализ эффекта Нернста-Эттингсгаузена в проводниках с узкой проводящей зоной, а также рассмотрены особенности применения результатов этого анализа к описанию температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в высокотемпературных сверхпроводниках в нормальной фазе. Получены математические выражения для расчета коэффициента (2, на основании которых качественно проанализированы особенности зависимости £2(7), к появлению которых приводит условие узости проводящей зоны. Показано, что знак, величина и вид температурной зависимости коэффициента Нернста-Эттингсгаузена определяются не характером энергетической зависимости времени релаксации, а степенью отклонения дисперсионной зависимости е(к) от квадратичного закона. Подробно рассмотрены причины, приводящие к нетривиальному виду зависимости 0,(Т) в случае узкой проводящей зоны.

6. Проведен комплексный теоретический анализ экспериментальных температурных зависимостей коэффициента Нернста-Эттингсгаузена для серий образцов системы УВагСизО^ с различными типами замещений и дефицитом по кислороду. При этом использовались значения основных параметров зонного спектра, определенные из анализа в рамках модели узкой зоны данных о температурных зависимостях коэффициентов термоэдс и Холла для тех же образцов.

7. На основе комплексного анализа экспериментальных данных по коэффициенту Нернста-Эттингсгаузена совместно с данными для других кинетических коэффициентов определены значения подвижности носителей заряда в исследованных образцах и сделан вывод о наличии асимметрии дисперсионной зависимости е(к). Это свойство является фундаментальным для системы УВа2СизО>, и проявляется как в нелегированных образцах, так и в системах с различными типами замещений. Удалось непротиворечиво объяснить полученные результаты по динамике изменения значений подвижности и степени асимметрии дисперсионной зависимости с ростом уровня легирования для всех исследованных систем. При этом анализ данных, полученных для коэффициента Нернста-Эттингсгаузена в системах У^Са^ВагСизО), И У1 .^Са^Ваг .Д^СизО^, позволил получить дополнительное подтверждение предположения о внесении состояний в проводящую зону УВа2Си3Оу при легировании кальцием.

8. Показано, что несмотря на многообразие исследованных соединений и ряд обнаруженных особенностей в поведении кинетических коэффициентов, в

Л 6" рамках модели узкой зоны при использовании единого набора параметров, характеризующих особенности строения зонного спектра и свойств системы носителей заряда, удается одновременно количественно описать температурные зависимости коэффициентов термоэдс и Нернста-Эттингсгаузена и качественно - особенности температурных зависимостей удельного сопротивления и коэффициента Холла во всех исследованных системах. Тем самым получено убедительное подтверждение правомерности применения данной модели для описания транспортных свойств ВТСП системы УВагСизОу и возможности ее использования для получения информации о строении зонного спектра и свойствах системы носителей заряда, а также их изменения под действием различных типов отклонений от стехиометрии.

Л*

Список работ автора по теме диссертации

1. Н.В.Агеев, Е.В.Владимирская, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов, А.В.Чугреев. Плазменная частота и кинетические коэффициенты в УВагСизОу с различным содержанием кислорода. ФТТ, 36 (1994), № 4, с. 1013-1024.

2. N.V.Ageev, V.E.Gasumyants, V.I.Kaidanov. Nernst-Ettinghausen effect of doped LnBaCuO in the normal phase. II Int. Symp. «High-rc Superconductivity and Tunneling Phenomena», Donetsk, 1994, Abstracts, p. 17.

3. Н.В.Агеев, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов. Поперечный эффект Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП системы Y-Ba-Cu-О в нормальной фазе. Письма в ЖТФ, 20 (1994), вып. 20, с. 47-50.

4. В.Э.Гасумянц, Н.В.Агеев. Поперечный эффект Нернста-Эттингсгаузена в ВТСП системы Y-Ba-Cu-О в нормальной фазе. Росс, научн.-техн. конф. «Инновационные наукоемкие технологии для России», С.-Петербург, 2527 апр., 1995, Тез. докл., Ч. 9, с. 122.

5. V.Gasumyants, N.Ageev, E.Vladimirskaya, V.Kaydanov. Normal-state Nernst coefficient in УВагСиз^Со^Оу with different cobalt content. 5th World Congress on Superconductivity, Budapest, July 7-11, 1996, Book of abstracts, p. 225.

6. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, I.E.Goldberg, V.I.Kaydanov. Normal-state Nernst effect of УВагСизО* (x=6.3-6.9): Experiment and analysis. 5th Int. Conf. «Mater, and Mechan. of Supercond.: HTSC», Book of abstracts, p. 170.

7. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, I.E.Goldberg, V.I.Kaydanov. Normal-state Nernst effect of УВа2Си30Л (x=6.3-6.9): Experiment and analysis. Physica С 282-289(1997), p. 1279-1280.

8. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev, E.Vladimirskaya, V.Kaydanov. Normal-state Nernst coefficient in УВагСиз^Со/^ with different cobalt content. Superlatt. and Microstruct. 24 (1998), p.443-447.

S à

9. В.Э.Гасумянц, E.B.Владимирская, М.В.Елизарова, Н.В.Агеев. О возможности внесения кальцием дополнительных состояний в проводящую зону при легировании YBa2Cu3Or ФТТ 40 (1998), № 12, с. 2145-2152.

10. V.E.Gasumyants, N.V.Ageev. Nernst coefficient in Y-based high-temperature superconductors in the normal state. XII Ural Winter School «Electronic properties of low dimensional semi- and superconducting structures». Ekaterinburg, Febr. 15-20, 1999, Abstracts, p. 76-77.

11. R.Suryanarayanan, V.Gasumyants, N.Ageev. Anomalous Nernst effect in Lao.88Mn03. Phys. Rev. B, 59 (1999), No. 14, p. R9019-R9022. ff3

1. J.G.Bednorz, K.A.Muller. Possible high-!Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-0 system. Z.Phys.B, 64(1986), p. 189-193.

2. P.M.Hazen, L.W.Finger, R.J.Angel, C.T.Prewitt, N.L.Ross, H.K.Mao, C.G.Hadidiacos, P.H.Hor, R.L.Meng, C.W.Chu. Crystallographic description of phases in the Y-Ba-Cu-O superconductor. Phys.Rev.B, 35(1987), p.7238-7241.

3. R.J.Cava, B.Batlogg, R.B.van Dover, D.W.Murphy, S.Sunshine, T.Siegrist, J.P.Remeika, E.A.Rietman, S.Zahurak, G.P.Espinosa. Bulk superconductivity at 9IK in single-phase oxygen-deficient perovskite Ba2YCu309.8. Phys.Rev.Lett., 58(1987), p. 1676-1679.

4. F.Beech, S.Miraglia, A.Santaro, R.S.Roth. Neutron study of the crystal structure and vacancy distribution in the superconductor Ba2YCu309.5. Phys.Rev.B, 35(1987), p.8778-8781.

5. P.Meuffels, B.Rupp, E.Porschke. Physical and structural properties of YBa2Cu307 prepared by a defined oxygen sorption technique. Physica C, 156(1988), p.441-447.

6. R.J.Cava, A.W.Hewat, E.A.Hewat, B.Batlogg, M.Marezio, K.M.Rabe, J.J.Krajewski, W.F.Peck, Jr., J.W.Rupp, Jr. Structural animalies, oxygen ordering and superconductivity in oxygen deficient Ba2YCu3Ox. Physica C, 165(1990), p.419-433.

7. J.D.Jorgensen, H.Shaked, D.G.Hinks, B.Dabrowski, B.W.Veal, A.P.Paulikas, L.J.Nowicki, G.W.Crabtree, W.K.Kwok, L.H.Nunez. Oxygen vacancy ordering and superconductivity in YBa2Cu307.x. Physica C, 153-155(1988), p.578-581.

8. M.Francois, A.Yunod, K.Yvon. A study of the Cu-O chains in the high-Tc superconductor YBa2Cu307 by high resolution neutron powder diffraction. Solid State Commun., 66(1988), p. 1117-1125.

9. A.Simon, J.Kohler, H.Borrmann, B.Gegenheimer, R.Kremer. X-ray structural investigation of an untwinned single crystal of orthorhombic YBa2Cu306.93.

10. J.Solid State Chem., 77(1988), p.200-203.

11. J.DJorgensen, M.A.Beno, H.G.Hinks, L.Soderholm, K.J.Volin, R.L.Hitterman, J.D.Grace, I.K.Schuller, C.U.Serge, K.Zhang, M.S.Kleefisch. Oxygen ordering and the orthorhombic-to-tetragonal phase transition in YBa2Cu307.x. Phys.Rev.B, 36(1987), p.3608-3616.

12. Q.W.Yan, P.L.Zhang, Z.G.Shen, J.K.Zhao, Y.Ren, Y.N.Wei, C.X.Liu, T.S.Ning, K.Sun, S.W.Niu. Structure of the high-rc superconductor Ba2YCu3Ox at 750°C using neutron diffraction. Phys.Rev.B, 37(1988), p.5845-5847.

13. A.W.Hewat, J.J.Capponi, C.Chaillout. Structures of superconducting Ba2YCu307.8 and semiconducting Ba2YCu306 between 25°C and 750°C. Solid State Commun., 64(1987), p.301-305.

14. G.Roth, B.Renker, G.Heger, M.Hervieu, B.Domenges, B.Raveau. On the structure of non superconducting YBa2Cu307.5. Z.Phys.B, 69(1987), p.53-59.

15. T.Kajitani, K.Ohishi, M.Kikuchi, Y.Syono, M.Hirabayashi. Neutron diffractoin study on orthorhombic YBa2Cu30674 and tetragonal YBa2Cu306.o5-Jap.J.Appl.Phys., 26(1987), p.Ll 144-L1147.

16. R.J.Cava, B.Batlogg, C.H.Chen, E.A.Rietman, S.M.Zahurak, D.Werder. Single-phase 60-K bulk superconductor in annealed Ba2YCu307.5. (0.3<6<0.4) with correlated oxygen vacancies in the Cu-0 chains. Phys.Rev.B, 36(1987), p.5719-5722.

17. R.Hauff, V.Breit, H.Claus, D.Herrman, A.Knierim, P.Schweiss, H.Wuhl, A.Erb, G.Muller-Vogt. Superconductivity of overdoped YBa2Cu307.x single crystals near x=7. Physica C, 235-240(1994), p. 1953-1954.

18. J.L.Tallon, N.E.Flower. Stoichiometric YBa2Cu307 is overdoped. Physica C, 204(1993), p.237-246.

19. J.M.Tarascon, W.R.McKinnon, L.H.Greene, G.W.Hull, E.M.Vogel. Oxygen and rare-earth doping of the 90-K superconducting perovskite YBa2Cu307.x. Phys.Rev.B, 36(1987), p.226-234.

20. K.R.Krylov, A.I.Ponomarev, I.M.Tsidilkovski, V.I.Tsidilkovski, G.V.Basuev,

21. V.L.Kozhevnikov, S.M.Cheshnitski. Resistivity and thermoelectric power in YBa2Cu3Ox samples with different oxygen content. Phys.Lett.A, 131(1988), p.203-207.

22. В.В.Мощалков, И.Г.Муттик, Н.А.Самарин, Ю.Д.Третьяков, А.Р.Кауль, И.Э.Грабой, Ю.Г.Метлин. Сверхпроводимость и локализация в системе YBa2Cu3Ox. ФНТ, 14(1988), с.988-992.

23. J.Genossar, B.Fisher, I.O.Lelong, Y.Ashkenazi, L.Patlagan. On the normal state resistuvity and thermoelectric power of YBa2Cu3Ox: experements and interpretation. Physica C, 157(1989), p.320-324.

24. J.Molenda, A.Stoklosa, T.Bak. Transport properties of YBa2Cu307.y at high temperature. Physica C, 175(1991), p.555-565.

25. Y.Nakazawa, M.Ushikawa. Effects of oxygen stoichiometry and oxygen ordering in Ba2YCu3Oy (6<y<7). Physica C, 158(1989), p.381-384.

26. U.Welp, S.Fleshier, W.K.Kwok, J.Downey, Y.Fang, G.W.Crabtree, J.Z.Liu. The a-b anisotropy of the state resistivity of untwinned YBa2Cu307s. Phys.Rev.B, 42(1990), p.10189-10191.

27. Y.Iye, S.Nakamura, T.Tamegai. Hall effect in the high temperature superconductors near Tc. Physica C, 159(1989), p.616-624.

28. A.I.Fiory, M.Gurvitch, R.J.Cava, G.P.Espinosa. Effect of oxygen desorption on electrical transport in YBa2Cu307.s. Phys.Rev.B, 36(1987), p.7262-7265.

29. Z.G.Khim, S.C.Lee, J.H.Lee, B.J.Sun, Y.W.Park, C.P.Park, I.S.Yu, J.C.Park. Superconductivity in single-phase YBa2Cu309.y and thermoelectric power measurement. Phys.Rev.B, 36(1987), p.2305-2308.

30. S.C.Lee, J.H.Lee, B.J.Sun, S.H.Moon, C.J.Lim, Z.G.Khim. Thermoelectric power and superconducting properties of YiBa2Cu307.y and RiBa2Cu307.y.iei

31. Phys.Rev.B, 37(1988), p.2285-2288.

32. N.P.Ong, Z.Z.Wang, S.Hagen, T.W.Jing, J.Clayhold, J.Horvath. Transport and tunneling studies on single crystals of УВа2Си307. Physica C, 153-155(1988), p.1072-1077.

33. В.А.Костылев, Н.М.Чеботарев, С.В.Наумов, А.А.Самохвалов. Кинетические свойства монокристаллов YBa2Cu3Ox (х=6.95 и 6.1). СФХТ, 3(1990), с.1431-1433.

34. A.Carrington, D.J.C.Walker, A.P.Mackenzie, J.R.Cooper. Hall effect and resistivity of oxygen-deficient YBa2Cu307.s thin films. Phys.Rev.B, 48(1993), p.13051-13059.

35. B.Wuyts, E.Osquiguil, M.Maenhoudt, S.Libbrecht, Z.X.Gao, Y.Bruynseraede. Influence of the oxygen content on the normal-state Hall angle in YBa2Cu30xn films. Phys.Rev.B, 47(1993), p.5512-5515.

36. L.Forro, M.Raki, C.Ayache, P.C.E.Stamp, J.Y.Henry, J.Rossat-Mignod. Transport properties of a YiBa2Cu307.5 single crystal. Physica C, 153-155(1988), p.1357-1358.

37. J.N.Li, K.Kadowaki, M.J.V.Menken, A.A.Menovsky, J.J.M.France. Resistive transition in single-crystalline YBa2Cu307 for various configurations of current and magnetic field direction. Physica C, 161(1989), p.313-318.

38. T.A.Friedmann, M.W.Rabin, J.Giapintzakis, J.P.Rice, D.M.Ginsberg. Direct measurement of the anisotropy of the resistivity in the a-b plane of twin-free, single-crystal, superconducting YBa2Cu307.5. Phys.Rev.B., 42(1990), p.6217-6221.

39. D.M.Ginsberg, W.C.Lee, S.E.Stupp. Temperature dependences of the resistivity and Hall coefficient of untwinned single-crystal YBa2Cu307.s at constant volume. Phys.Rev.B, 47(1993), p. 12167-12171.

40. S.Feng, H.Zhang, X.Zhu, B.Zhang, O.Feng, J.Zhang, Z.Gan. Anisotropic properties of single crystal Bi2Sr2CaCu208+5. Physica C, 162-164(1989), p. 1649ь J>

41. R.S.Kwok, S.-W.Cheong, J.D.Tompson, Z.Fisk, J.L.Smith, J.O.Willis. Perspective on RBa2Cu3Ox materials from oxygen deficiency studies. Physica C, 152(1988), p.240-246.

42. П.П.Константинов, В.Н.Васильев, А.Т.Бурков, В.Б.Глушкова. Особенности механизма нормальной проводимости YBa2Cu3Oy. СФХТ, 4(1991), с.295-307.

43. R.C.Budhani, Sing-Mo H.Tzeng, R.F.Bunshah. Metal-insulator transition and superconductivity in YBa2Cu307.x. Phys.Rev.B, 36(1987), p.8873-8876.

44. S.Yan, P.Lu, Q.Li. Thermoelectric power of single phase YBa2Cu307.x superconductors. Solid State Commun., 65(1988), p.355-358.

45. C.Sulkowski, K.Rogacki, Z.Bukowski, R.Horyn, E.Trojnar. Electronic properties ofYBa2Cu306.85 compound. Physica C, 153-155(1988), p.1337-1338.

46. A.P.Goncalves, I.C.Santos, E.B.Lopes, R.Y.Henriques, M.Almeida, O.Figueiredo, J.M.Alves, M.Godonho. Physical properties of the series of oxides УьхРгхВагСизСЬ-в (0<х<1). Physica С, 153-155(1988), p.910-911.

47. R.C.Yu, X.Yan, M.J.Naughton, C.Perry, S.Strieb, J.Stuart, P.M.Chaikin, P.Davies. Transport properties of high Tc superconductors and the influence of fluorine substitution. Prog.High Temp.Supercond., 3(1988), p.35-52.

48. L.Lu, B.H.Ma, S.Y.Lin, H.M.Duan, D.L.Zhang. Anisotropic thermopower and the possible existanse of a nonsuperconducting phase in YBa2Cu307.5 single crystals. Europhys.Lett., 7(1988), p.555-560.

49. M.F.Crommie, A.Zettl, T.W.Barbee III, M.L.Coher. Anisotropic thermoelectric power and conductivity in single-crystal YBa2Cu30y. Phys.Rev.B, 37(1988), p.9734-9737.

50. J.R.Cooper, S.D.Obertelli, A.Carrington, J.W.Loram. Effect of oxygen depletion on the transport properties of YBa2Cu307.5. Phys.Rev.B, 44(1991), p.12086-12089.

51. S.D.Obertelli, J.R.Cooper, J.L.Tallon. Systematics in the thermoelectric power of high-Tc oxides. Phys.Rev.B, 46(1992), p. 14928-14931.

52. H.Takagi, S.Uchida, H.Iwabuchi, S.Tajima, S.Tanaka. Effect of oxygen nonstoichiometry on the transport properties of Ba2YCu307.y. In: JJAP, Series 1. Superconducting materials, edited by S.Nakajima, H.Fukuyama (1988). p.6-10.

53. H.J.Trodahl, A.Mawdsley. Thermopower of YBa2Cu307 and related superconducting oxides. Phys.Rev.B, 36(1987), p.8881-8883.

54. T.Ohtani, K.Ohkuma. High temperature thermopower measurements in impurity-substituted YBa2Cu307-y. Solid State Commun., 72(1989), p.767-770.

55. S.K.Ramasesha T.Mathews, K.T.Jacob. High temperature Seebeck measurements on YBa2Cu307-8. Mat.Res.Bull., 25(1990), p. 149-155.

56. B.Fisher, J.Genossar, I.O.Lelong, A.Kessel, J.Ashkenazi. Resistivity and thermoelectric power of YBa2Cu307-5 up to 950°C. Physica C, 153-155(1988), p.1349-1350.

57. C.Sulkowski, K.Rogacki, Z.Bukowski, R.Horyn, E.Trojnar. Correlation between superconducting transition temperature, thermopower, and resistivity for YBa2Cu307.x. Phys.Stat.Sol.(b), 158(1990), p.K33-K36.

58. W.N.Kang, M.-Y.Choi. Negative thermopower of YbBa2Cu307.y. Phys.Rev.B, 42(1990), p.2573-2575.

59. P.J.Ouseph, M.Ray O'Bryan. Thermoelectric power of YBa2Cu307s. Phys.Rev.B, 41(1990), p.4123-4125.

60. S.Uchida. Electronic structure of copper oxide superconductors- recent progress in the experimental study. Physica C, 185-189(1991), p.28-33.

61. J.L.Tallon, C.Bernhard, H.Shaked, R.L.Hitterman, J.D.Jorgensen. Generic superconducting phase behavior in high-Tc cuprates: Tc variation with holeconcentration in YBa2Cu307-8. Phys.Rev.B, 51(1995), p. 12911-12914.

62. D.M.News, C.C.Tsuei, R.P.Huebener, P.J.M. van Bentum, P.C.Pattnaik, C.C.Chi. Quasiclassical transport at a van Hove singularity in cuprate superconductors. Phys.Rev.Lett., 73(1994), p.1695-1698.

63. M.A.Howson, M.B.Salamon, T.A.Freidmann, J.P.Rice, D.M.Ginsberg, K.M.Ghiron. An anomalous peak in the thermopower of YBa2Cu307.5 crystals. J.Phys.: Condens.Matter, 1(1989), p.465-471.

64. M.A.Howson, M.B.Salamon, T.A.Freidmann, J.P.Rice, D.M.Ginsberg. Anomalous peak in the thermopower of YBa2Cu307.5 single crystals: A possible fluctuation effect. Phys.Rev.B, 41(1990), p.300-306.

65. W.N.Kang, K.C.Cho, Y.M.Kim, M.-Y.Choi. Oxygen-deficiency dependence of the thermopower of YBa2Cu307.y. Phys.Rev.B, 39(1989), p.2763-2766.

66. M.Sera, S.Shamoto, M.Sato. Anisotropic thermoelectric power of YBa2Cu307.5 and (La1.xSrx)2Cu04 single crystals. Solid State Commun., 68(1988), p.649-654.

67. А.К.Гейм, С.В.Дубонос. Анизотропия и особенности поведения термоэдс монокристаллов YBa2Cu307.5. СФХТ, 2(1989), с.7-12.

68. L.Forro, M.Raki, J.Y.Henry, C.Ayache. Hall effect and thermoelectric power of an YBa2Cu306.8 single crystal. Solid State Commun., 69(1989), p. 1097-1101.

69. А.Т.Бурков, В.Н.Васильев, М.В.Ведерников, П.П.Константинов, С.В.Мошкин, М.А.Кузьмина. Анизотропия термоэдс сверхпроводящего монокристалла YBa2Cu307y при температурах 80-300К. СФХТ, 3(1990), с.258-262.

70. J.L.Cohn, E.F.Skelton, S.A.Wolf, J.Z.Liu. In-plane thermoelectric power of untwinned YBa2Cu307.5. Phys.Rev.B, 45(1992), p. 13140-13143.

71. Z.Z.Wang, J.Clayhold, N.P.Ong, J.M.Tarascon, L.H.Greene, W.R.McKinnon, G.W.Hull. Variation of superconductivity with carrier concentration in the oxygen-doped YBa2Cu307y. Phys.Rev.B, 36(1987), p.7222-7225.Ш

72. П.П.Константинов, М.В.Ведерников, А.Т.Бурков, В.Г.Двуниткин, Д.А.Колгунов, В.А.Алексеев, А.Д.Лапшин, Н.В.Шиков. Постоянная Холла, термоэдс и электросопротивление в YBa2Cu307.5 при 7М00-450К. ФТТ, 30(1988), с.2233-2236.

73. M.Galffy, E.Zirngiebl. Hall-effect of the bulk YBa2Cu307.5. Solid State Commun., 68(1988), p.929-933.

74. Y.Iye. Transport properties in high Tc cuprates. In: Physical Properties of High Temperature Superconductors III, edited by D.M.Ginsberg (World Scientific, Singapore, 1992), p.285-361.

75. T.RJSTichols, K.Murata, I.Itozaki, Y.Nishihara. Hall effect of a YBa2Cu307.5 epitaxially grown thin film, in Proc. 2ndISS'89, ISTEC, Tsucuba, Jap., p.513-516.

76. Б.Я.Котюжанский. Изучение проводимости и эффекта Холла на монокристаллах YBa2Cu307.x с различным содержанием кислорода. Письма в ЖЭТФ, 47(1988), с.569-572.

77. L.Forro, A.Hamzic. Flux-flow effect in YBa2Cu307 and Bi2Sr2CaCu208 high temperature superconductors. Solid State Commun., 71(1989), p. 1099-1103.

78. O.Laborde, M.Potel, P.Gougeon, J.Padiou, J.C.Levet, H.Noel. Influence of oxygen stoichiometry on the Hall effect of single crystals of YBa2Cu3Oy. Phys.Lett.A, 147(1990), p.525-527.

79. В.А.Костылев, Н.М.Чеботарев, С.В.Наумов, А.А.Самохвалов, А.А.Махнев, Л.В.Номерованная. Кинетические и оптические свойства монокристаллов YBa2Cu3Ox в зависмости от содержания кислорода. СФХТ, 3(1990), с.2544-2552.

80. A.T.Fiory, G.S.Grader. Exstraordinary Hall effect in YBa2Cu307.§ superconductors. Phys.Rev.B, 38(1988), p.9198-9200.

81. Y.Iye. An overview of the transport properties of high-Tc oxides. Physica B, 163(1990), p.63-68.

82. T.Penney, S.von Molnar, D.Kaiser, F.Holtzberg, A.W.Kleinsasser. Strongly anisotropic electrical properties of single crystal YBa2Cu307.x. Phys.Rev.B, 38(1988), p.2918-2921.

83. T.Hiraoka. Effect of pressure on the Hall effect, electrical resistivity and magnetoresistance in the high-T^ superconductor YBa2Cu307.5. Jap.J.Appl.Phys., 28(1989), p.Ll 135-L1136.

84. S.J.Hagen, C.J.Lobb, R.L.Greene, M.G.Forrester, J.H.Kang. Anomalous Hall effect in superconductors near their critical temperatures. Phys.Rev.B, 41(1990), p.11630-11633.

85. A.P.Malozemoff, L.Kiesin-Elbaum, D.C.Cronemeyer, Y.Yeshurum, F.Holtzberg. Remanent moment of high-temperatute superconductors: implications for flux-pinning and glassy models. Phys.Rev.B, 38 (1988), p.6490-6499.

86. B.Wuyts, V.V.Moshchalkov, Y.Bmynseraede. Resistivity and Hall effect of metallic oxygen-deficient YBa2Cu3Ox films in the normal state. Phys.Rev.B, 53(1996), p.9218-9432.

87. B.Wuyts, M.Maenhoudt, S.Libbrecht, Z.X.Gao, E.Osquiguil, V.V.Moshchalkov, Y.Bruynseraede. Linear relation between the Hall angle slope and the carrier density in YBa2Cu3Ox films. Physica C, 235-240(1994), p. 13691370.

88. T.R.Chien, D.A.Brawner, Z.Z.Wang, N.P.Ong. Unusual 1/T3 temperature dependence of the Hall conductivity in the YBa2Cu307.s. Phys.Rev.B, 43(1991), p.6242-6245.

89. M.W.Shafer, T.Penney, B.L.Oslon, R.L.Greene, R.H.Koch. Hole concentrations, Hall number, and Tc relationships in substituted YBa2Cu30y. Phys.Rev.B, 39(1989), p.2914-2917.

90. J.Clayhold, N.P.Ong, Z.Z.Wang. Hall-effect anomaly in the high-7^ copperbased perovscites. Phys.Rev.B, 39(1989), p.7324-7327.

91. В.И.Оделевский. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. III. Поликристалл. ЖТФ, 21(1951), с.1379-1382.

92. С.В.Айрапетянц, М.С.Беслер. Термоэлектродвижущая сила и добавочная проводимость гетерогенных систем. ЖТФ, 28(1958), с.1935-1938.

93. T.-K.Xia, D.Stroud. Theory of the Hall coefficients of polycrystals: application to a simple model for La2.xMxCu04 (M=Sr,Ba). Phys.Rev.B, 37(1988), p.l 18-122.

94. В.Э.Гасумянц, С.А.Казьмин, В.И.Кайданов, В.А.Целищев. Сравнительное экспериментальное исследование коэффициента термоэдс в керамиках, эпитаксиальных пленках и монокристаллах YBa2Cu3Oy. СФХТ, 6(1993), с.1836-1841.

95. A.N.Das, B.Ghosh, P.Choudhury. Superconductivity, antiferromagnetism, Hall coefficient and the thermoelectric power for a single-band Hubbard model. Physica C, 158(1989), р.311-325.

96. A.N.Das, J.Konior, D.K.Ray. Hole-phonon interection in a strongly correleted Hubbard system. Physica C, 170(1990), p.215-221.

97. A.Oguri, S.Maekawa. Electrical resistivity, thermal conductivity, and thermopower in the U=oo Hubbard model. Phys.Rev.B, 41(1990), p.6977-6988.

98. F.F.Assaad, M.Imada. Hall coefficient for the two-dimensional Hubbard model. Phys.Rev.B, 74(1995), p.3868-3871.

99. S.A.Trugman. Explanation of normal-state properties of high-temperature superconductors. Phys.Rev.Lett., 65(1990), p.500-503.

100. H.Ushio, T.Schimizu, H.Kamimura. Clarification of the temperature dependence of the Hall effect in the normal state of La2.xSrxCu04. J.Phys.Soc.Jap.,гез60(1991), р.1445-1447.

101. V.Z.Kresin, S.A.Wolf. Major normal and superconducting paramaters of high-Гс oxides. Phys.Rev.B, 41(1990), p.4278-4285.

102. G.A.Levin, K.F.Quader. Transport in a 2D Fermi system with a non-degenerate component: The case of the "under-doped" cuprates. Physica B, 194-196(1994), p. 1317-1318.

103. G.A.Levin, K.F.Quader. Quasi-two-dimensional Fermi system: Anomalous Hall coefficient and in-plane resistivity. Phys.Rev.B, 46(1992), p.5872-5875.

104. Q.Si, J.H.Kim, J.P.Lu, K.Levin. Phenomenological description of the copper oxides as almost localized Fermi liquids. Phys.Rev.B, 42(1990), p.1033-1036.

105. A.S.Alexandrov, A.M.Bratkovsky, N.F.Mott. Hall effect and resistivity of high-Гс oxides in the bipolaron model. Phys.Rev.Lett., 72(1994), p. 1734-1737.

106. A.S.Alexandrov, A.M.Bratkovsky, N.F.Mott. Transport properties of high-Tc oxides in the bipolaron model. Physica C, 235-240(1994), p.2345-2346.

107. B.P.Stojkovic, D.Pines. The anomalous Hall effect in YBa2Cu3Oy. Phys.Rev.Lett., 76(1996), p.811-814.

108. D.M.Eagles, N.Savvides. A two-band model applied to resistivity data on a superconducting ceramic speciment of YBa2Cu307.x. Physica C, 158(1989), p.258-264.

109. D.M.Eagles. Concentrations and mobilities of holes and electrons in a crystal of a 90K oxide superconductor from analysis of a^-plane resistivity and Hall data. Solid State Commun, 69(1989), p.229-234.

110. В.П.Галайко, Е.В.Безуглый, Е.Н.Братусь, В.С.Шумейко. Релаксационные процессы и кинетические явления в узкозонных сверхпроводниках. ФНТ, 14(1988), с.437-441.

111. В.П.Галайко. О свойствах модели двухзонного сверхпроводника с обменом синглетными парами электронов между узкой и широкой зоной. ФНТ, 13(1987), с.1102-1105.

112. T.R.Chien, Z.Z.Wang, N.P.Ong. Effect of Zn impurities on the normal-state

113. Hall angle in single-crystal YBa2Cu3.xZnx07.8. Phys.Rev.Lett., 67(1991), p.2088-2091.

114. C.Kendziora, D.Mandrus, L.Mihaly, L.Forro. Single-band model for the temperature-dependent Hall coefficient of high-7c superconductors. Phys.Rev.B, 46(1992), p. 14297-14300.

115. B.P.Stojkovic, D.Pines. Anomalous Hall effect in YBa2Cu307. Phys.Rev.Lett., 67(1996), p.811-814.

116. V.V.Moshchalkov. Transport properties of high-Tc superconductors. Solid State Commun., 73(1990), p.777-781.

117. V.V.Moshchalkov. Transport phenomena and magnetic susceptibility of highly correlated charge carriers in heavy fermion and high-rc compounds. Physica B, 163(1990), p.59-62.

118. Y.Tokura, H.Takagi, S.Uchida. A superconducting copper oxide compound with electron as the charge carriers. Nature, 337(1989), p.345-347.

119. T.Takahashi. High-Г,- superconductor studied with synchrotron radiation. Nucl.Instrum.Meth.Phys.Res.A, 303(1991), p.515-522.

120. В.И.Цидильковский, И.М.Цидильковский. Термоэдс, проводимость и магнитная восприимчивость сверхпроводящих керамик при Т>ТС. ФММ, 65(1988), с.83-91.

121. B.Fisher, J.Genossar, L.Patlagan, J.Ashkenazi. Resistivity and thermoelectric-power measurements of Yi.xPrxBa2Cu307.5 up to 1200K and an electronic-structure analysis. Phys.Rev.B, 43(1991), p.2821-2827.

122. S.Bar-Ad, B.Fisher, J.Ashkenazi, J.Genossar. Two models for the transport properties of YBa2Cu307.5 in its normal state. Physica C, 156(1988), p.741-749.

123. J.Genossar, B.Fisher, J.Ashkenazi. A narrow conduction band in YBa2Cu307.8- Physica C, 162-164(1989), p.1015-1016.

124. С.А.Казьмин, В.И.Кайданов, Г.Лейсинг. Термоэдс и удельное сопротивление оксидов YBa2Cu307.5. ФТТ, 30(1988), с.2955-2958.

125. Ю.М.Байков, В.Э.Гасумянц, С.А.Казьмин, В.И.Кайданов, В.И.Смирнов, В.А.Целищев. Коэффициент термоэдс в образцах YBa2Cu307.5 различным содержанием кислорода. СФХТ, 3(1990), с.254-257.

126. В.Э.Гасумянц, С.А.Казьмин, В.И.Кайданов, В.И.Смирнов, Ю.М.Байков, Ю.П.Степанов. Влияние дефицита кислорода на электрические свойства нормальной фазы, параметры решетки и критическую температуру YBa2Cu3Oy. СФХТ, 4(1991), с.1280-1299.

127. М.И.Клингер, В.Г.Новикова, В.Н.Агаркова. К теории эффектов Холла и Нернста в полупроводнике с примесной зоной. ЖТФ, 26(1956), с.2185-2194.

128. C.Hohn, M.Galffy, A.Dascoulidou, A.Freimuth, H.Soltner, U.Poppe. Seebeck-effect in the mixed state of Y-Ba-Cu-O. Z.Phys.B, 85(1991), p.161-168.

129. M.Zex, H.C.Ri, F.Kober, R.P.Huebener, A.V.Ustinov, J.Mannhart, R.Gross, A.Gupta. Nernst effect in superconducting Y-Ba-Cu-O. Phys.Rev.Lett., 64(1990), p.3195-3198.

130. J.A.Clayhold, A.W.Linnen, F.Chen, C.W.Chu. Measurement of the Nernst effect in the normal state of Tl2Ba2CaCu208+§. Physica C, 235-240(1994), p.1537-1538.

131. J.A.Clayhold, A.W.Linnen, F.Chen, C.W.Chu. Normal-state Nernst effect in a Tl2Ba2CaCu208+5 epitahial film. Phys.Rev.B, 50(1994), p.4252-4255.

132. M.Qussena, R.Gagnon, Y.Wang, M.Aubin. Magneto-Seebeck and Nernst-Effect measurements on YBa2Cu307.x single crystals. Phys.Rev.B, 46(1992), p.528-531.

133. H.Lengfellner, A.Schnellbogl, J.Betz, W.Prettl, K.F.Renk. Nernst Effect in a high temperature superconductor. Physica B, 165(1990), p. 1219-1220.

134. R.P.Huebener, F.Kober, H.C.Ri K.Knorr, C.C.Tsuei, C.C.Chi, M.R.Scheuermann. Seebeck and Nernst effect in the mixed state of slightly oxygen deficient YBaCuO. Physica C, 181(1991), p.345-354.

135. T.Sasaki, K.Yamada, K.Watanabe, S.Watauchi, K.Kishio, N.Kobayashi. Nernst effect in the mixed state of YBa2Cu307.5 and Bi2.iSri.8CaCu208+8. Physica C, 282-287(1997), p.2009-2010.

136. V.Calzona, M.R.Cimberle, C.Ferdeghini, D.Marre, M.Putti. Thermoelectric and thermomagnetic effects in the mixed state. Analysis of the thermal angle. Physica C, 246(1995), p. 169-176.

137. C.Hohn, M.Galffy, A.Freimuth. Resistivity, Hall effect, Nernst effect, and thermopower in the mixed state of. Lai^Sro.isCuO^ Phys.Rev.B, 50(1994), p.15875-15881.

138. J.A.Clayhold. Nernst effect in anisotropic metals. Phys.Rev.B, 54(1996), p.6103-6106.

139. A.B.Kaiser, C.Uher. Thermoelectric effects of superconductors. In: Handbook of Applied Superconductivity, edited by B.Seeber (Institute of Physics Publishing, Bristol, 1998).

140. R.P.Huebener. Magnetic Flux Structures in superconductors. SpringerVerlag, Berlin, 1979.

141. S.Lamrecht, M.Ausloos. Normal-state Nernst effect of a high-critical-temperature superconductor. Phys.Rev.B, 53(1996), p. 1-4.

142. M.A.Crusellas, J.Fontcuberta, S.Pinol, M.Cagigal, J.L.Vicent. Two-band conduction in the normal state of a superconducting Smi.gsCeo.isCuC^ single crystal. Physica C, 210(1993), p.221-227.

143. J.A.Clayhold, Y.Y.Xue, C.W.Chu, J.N.Eckstein, I.Bozovic. Thermomagnetic effects above and below Tc in the cuprate superconductors. Texas Center for Superconductivity at the University of Houston, preprint No. 96:004(1996).

144. E.B.Владимирская, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов, И.Б.Патрина, М.В.Разумеенко, Н.П.Баранская, В.Ф.Кобелев, О.А.Приходько. Транспортные свойства, зонный спектр и сверхпроводимость в Eui+xBa2. xCu3Oy. ФТТ, 35(1993), с.3198-3203.

145. В.Э.Гасумянц, E.B.Владимирская, И.Б.Патрина. Анализ возможных причин подавления сверхпроводимости в системе Yi.xPrxBa2Cu3Oy на основе данных о поведении коэффициента термоэдс. ФТТ, 39(1997), с. 1520-1525.

146. В.Э.Гасумянц, Е.В.Владимирская, М.В.Елизарова, И.Б.Патрина. Сравнительный анализ влияния La и Со на сверхпроводимость и зонный спектр УВа2Си30у при различном содержании кислорода. ФТТ, 41(1999), с.389-394.

147. Н.В.Агеев, В.Э.Гасумянц, В.И.Кайданов. Транспортные свойства и зонный спектр ВТСП висмутовой системы. ФТТ, 37(1995), с.2152-2160.

148. J.M.Tarascon, P.Barboux, P.F.Miceli, L.H.Greene, G.W.Hull, M.Eibschutz, S.A.Sunshine. Structural and physical properties of the metal (M) substituted YBa2Cu3.xMx07.y perovskite. Phys.Rev.B, 37(1988), p.7458-7469.

149. R.S.Howland, T.H.Geballe, S.S.Laderman, A.Fischer-Colbrie, M.Scott, J.M.Tarascon, P.Barboux. Determination of dopant site occupancies in Cu-substituted YBa2Cu3075 by differential anomalous X-ray scattering. Phys.Rev.B, 39(1989), p.9017-9027.

150. Y.Kohori, Y.Oda, H.Shibai, K.I.Ueda, T.Sugata, T.Kohara. NQR study of copper in YBa2Cu307y with doping Co and Fe impurity. J.Phys.Soc.Jap.,57(1988), p.2632-2637.

151. F.Bridges, J.B.Boyce, T.Claeson, T.H.Geballe, J.M.Tarascon. Distorted chain sites for Co- and Fe-substituted YBa2Cu307-8. Phys.Rev.B, 39(1989), p. 1160311617.

152. Y.Xu, R.Sabatini, A.R.Moodenbaugh, Yi.Zhu, S.-G.Shyu, M.Suenaga, K.W.Dennis, R.W.McCallum. Substitution for Cu in YBa2(CuixMx)307.5 (M=Fe, Co,Al,Cr,Ni and Zn). Physica C, 169 (1990), p.205-216.

153. Z.Jirak, J.Hejtmanek, E.Pollert, A.Triska, P.Vasek. Structure and superconductivity in Yi.xCaxBa2Cu307. Physica C, 156(1988), p.750-754.

154. B.Fisher, J.Genossar, C.G.Kuper, L.Patlagan, G.M.Reisner, A.Knizhnik. Effects of substituting calcium for yttrium on the properties of YBa2Cu3075. Phys.Rev.B, 47(1993), p.6054-6059.

155. C.Gledel, J.-F.Marucco, B.Touzelin. Thermodynamics study of Yj. xCaxBa2Cu3Oz. Physica C, 165(1990), p.437-443.

156. В.Э.Гасумянц. Электронные явления переноса и зонный спектр в легированных высокотемпературных сверхпроводниках. Дисс. на соиск. ученой степ. докт. физ.-мат. наук, С.-Петербург, 1999.

157. Y.Zhao, Y.He, H.Zhang, X.Zuge, X.Tang. Compensation effect of substitution at Cu(l) and Y site on superconductivity in the YBa2Cu306.5+z system. J.Phys.: Condens.Matter, 4(1992), p.2263-2270.

158. P.R.Slater, C.Greaves. A neutron diffraction study of the system Yi.yCayBa2. yLayCu307.x. Supercond.Sci.Technol., 5(1992), p.205-209.

159. M.H.Whangbo, C.C.Torardi. Hole density dependence of the critical temperature and coupling constant in the cuprate superconductors. Science, 249(1990), p.l 143-1146./J>

160. Z.Schlesinger, R.T.Collins, D.Kaisor, F.Holtzberg, G.V.Chandrashekhar, M.W.Shafer, T.M.Plaskett. Infrared studies of high temperature superconductors. Physica C, 153-155(1988), p.1734-1739.

161. J.Molenda, T.Bak, A.Stoklosa. Influence of lithium on the electronic structure of YBa2Cu307-5. Physica C, 207(1993), p.147-158.

162. R.S.Markiewicz. A survey of the Van Hove scenario for high-rc superconductivity with special emphasis on pseudogaps and striped phases. J.Phys.Chem.Solids, 58(1997), p.l 179-1310.