Пространственное распределение дырок и сверхтонкие взаимодействия в решетках RBa2 Cu3 O7 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

I:

V. ■

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

На правах рукописи Уда 538.945:539.166

БАБАМУРАТОВ Кудираг Хаетович

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЙРОК И СВЕРХТОНКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РЕШЕТКАХ йВагСи307 (Н - ИТТРИЙ ИДИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛ)

(Специальность 01,04.07 - физика твердого тела)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

С.Петербург • 1993

Работа выполнена в Физико-технической институте им.А.Ф.Иоффе РАН.

Научные руководители:

доктор физ-мат.наук Серёгин П.П., кандидат физ-мвг.наук Романов С.Г.

• Официальные оппоненты:

доктор физ-мат.наук, профессор

Белозерский Г.Н.

кандидат физ-мат.наук, с.н.с.

Теруков Е.И.

Ведущее предприятие:

Санкт-Петербургский государственный технический университет.

Заиргеа состоится п/Р"п у?_ 1994г.

в ? ХГ"* часов на заседании специализированного совета К 003.23.СЕ при Физико-техническом институте иы.А,Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул.Политехническая, дом 26.

' С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГЙ им.А.Ф.Иоффе РАН. . _

Автореферат разослан " /у " _ 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физ-ыат.наук

, С.И.Бахолдин

Актуальность работы

Явление высокотемпературной сверхпроводимости для ме--таллоксидов меди йыл о открыто в 198<5 году,- и число иссле-довангй в этой области непрерывно возрастает. Одна из основных проблем физики высокотемпературной саерхпроводимости-это проблема определения эффективных зарядов атомов и пространственного распределения электронных дефектов в решеткам таких материалов» которые» в конечном итоге» и определяют явление сверхпроводимости металлоксидов меди.

Одним из наиболее перспективных методов решения указанной проблемы является метод сравнения экспериментально определенных параметров тензора градиента электрического поля (ГЭП) с результатами их теоретического расчета. Пишется два источника ГЭП на ядрах этомов-оондсв i иомы кристаллической решетки (eq fu) и несфоричоские вплс-нтнне , сг с г

элактроны атома-оонца (au ,1 n , >» так что

vul val

q = (1- b>q -V (1-R >q

чсг o ^vcil»

n « (1/eq) CCI- &)eq n + (1-R )eq . n . 3 f сг cr o val val

где eq - главная компонента тензора ГЗГЬ n - параметр ¡»симметрии тензора ГЗП» é,» R -- коэффициенты Штернкейнерп.

Теоретический расчет тензора ГЭП межет быть проведен в

рамках модели точечных зарядов (рассчитываются eq » n )»

, сг сг

методом Хзргри-Фокз и молекулярных орситалеи (расечигываются

eq , > л ? f методом плоских волн в приближении локг.пьнои val val

платности (рассчитываются eqF п) . Однако лиши метод расчета в приближении точечных зарядов позволяет получать достоверную информацию о параметрах тензора ГЗП.

Экспериментальная информация о параметрах тензора ГЭП может быть Полунина чзгоцами ядерного магнитного и ки<>;.с>и" польного резонанса (ЯМР» ЯКР) f возмущенной угловой корреляции (РУК)г методом миссбэуэроаской спектроскопии ÍMC). Однак о f герочи: ленные методы имеют недэ:гэтки прин-

ципиального плана. С одной стороны» интерпретация данные по примесным атомам наталкивается как на проблему кадии их положения в решетке» так и на проблему компенсации избыточного заряда аливэлентмой примеси. С другой стороны» по тучаемыв уэ спектров ЯМГ.ЯКР на изотопах 0-17» Cu~6i и II'. на изотопах редкоземельных металлов (ГЗМ> значения nn¡i*Mi-трз» тензора ГЭП не могут быть сопоставлены с результатами теоретического расчета этих параметров г- рамках апрдбироээнного метода точечных зарядов, поскольку счит аатей» чч о дангр»< пени»

кислорода и Р• неихзтиах ЬТСП имеют незаполненные валент-мцп „и :. ГЭП на их ядрах создается сак ионами крис-----un решетки» так и валентными электронами зонда.

Очевидно» что для получения надежной информации о параметрах тензора кристаллического ГЭП необходимо выполнение следующих условии:

~использузмии зонд а priori должен находиться в определенном долг кристаллической решетки!

-введение зонда в узел решетки не должно сопровождаться процессами образования компенсирующих центров» -зонд должен иметь заполненную (или наполовину заполненную) валентную оболочку» что позволяет исключить вклад в ГЭП от валентных электронов.

Все эти условия еыполняются для эмиссионной мессйауэ-ровской спектроскопии ОМС) на изотопах • Си-6? (Zn-67) » Ba--J33(Cs-133)i Си-155 (0¡d-155) • и это открывает возможность пропусти сравнение экспериментальных и расчетных параметров тензора ГЭП в узлах решеток BTCTS.

Не менее актауальной проблемой физики високотемператир-них сверхпроводников является проблема сосущестрования явления сверхпроводимости и магнитного упорядочения медник под-решеток. В частности» методом ЯМР на изотопе Си-63 было надежно установлено» что для керамик УВа^Си^О^ ^ увеличении индекса х сопровождается уменьшением Т »"причем при х ) 0.Ó исчезает сверхпроводимость и одновременно появляется антиферромагнитное упорядочение одной из подрешеток мгди. Однако

исследование кврамик YBci„Cu Fe методом МС на изотопе

2 3-у у 7+х

Fe-57 показало» что имеет места сосуществование явления сверхпроводимости и магнитного упорядочения атомов железа» находящихся в медных пгдрешетках. Наиболее перспективна для решения этой проблемы является применение ЭМС на изотопе Cu-61 (Ní-61 > !доч1зрнии атом Ni-61 после распада изотопа Си-61 оказывается в узла меди, и ядерные параметры мессбауэровского зонда позволяют надежно регистрировать параметры комбиниро-ванног о (магнитного и квадру.польного электрического) взаимодействия, иель работы«

1.Провести сравнение экспериментальных (ЭМС на изотопах

Cu-¿7<Zn-67)» Ba-131(Cs-133,» Eu-155(Gd-155)) и расчетных

1модель точечных зарядов) значений параметров тензора ГЗП

в .атиенных узлах решеток типичных металл-оксидов меди

(VE'ci Си 0_ RBo„Cu.O ) и на этой основе определить

2 3 7 2 3 7 к

э<рфек тис ные заряды атомов и гространственное распределение

элек iponHk\K дефСктаЕ в указанных решетках.

Я.Методами КС нй изотопе Fa-57 и ЭМС нд изотопе Ги-<5] <Ni-¿1) провести сопаставленив 1ф<рвктов магнитного упорядочения атомов не лаза и нови в решетках керамик YBa .^Cti^O^ ^ и

УВа.Си.. Га О, и на этой основе сделать вывод о еосичожно-2 3-у у 7+vt

сти сосуществования явления сверхпроводимости и магнитного упорядочения подрашеток меди в укаванннх керамиках. Научная новизна!

1.Нутом сравнения »кспериментальних и расчетных параметре» тензора РЭН установлены оарядовии состояния атомов в решетках металлокгидоа мади м определена пространственная локализация электронных дефектов в »тих решетках.

2.Установлено» что для керамик YBa„Cu_ Fo 0_ отсутствует

г з-у у 7*к

сосуществование явления сверхпроводимости и магнитного упорядочения педным подрешеток. Положения» вмнасимыч на зациту»

1.0тсу1спвувт количественное согласие между расчетными (модель точечных зарядов) и экспериментальными (ЭНС на изотопах Cu-67 (Zn-/-7> г Во-133 (Сз-133) » Еи-155 <Cd-155> > величинами гласной компоненты тензора кристаллического ГЭП в гвтиинних уэлак решеток ВТСП» что ойкясняется отсутствием надежных данник по коэффициентам Штернхеимера и зарядовой контрастности решеток.

2.Для керамик» включающих два структур:чо-неэквибял?нтнмх положения атомов меди (УВа^Си^О^» FiPa^Cu^Oy), проблемы неопределенности колффициентоо Штьрнхеймера и зарядовой контрастности решетки исключены за счет сопоставления расчетных и экспериментальным отношении главных компонент гензора ГЭП. Д.чя соединении УВа^Си^О^» РВа^Си^О^ определены заря.чы веек атомов! они отвечает двухвалентному состоянию мсяи с о5аин позициях» локализации дырок преимущественно в подрелеткс цепочечного кислорода.

3.Дл.ч керамик YCii Си., 0, установлено» что сутегтвоиа-

2 S-'j у ?+х

ние магнитного упорядочения атомов железа в пСлдсти составов 0 < х < 6.5 не приводит к магнитному упорядочению ятамоп меди» тогда как для к ) 6.3 возникает магниг.чоо упор ядочимио для попрешетом меди и одновременно исчезает соярмпрооадн-иость .

Практическая важност». работы.

Получении» результат имеют принципиальнее ^»тачеиив при разработке теории пэреяас» носителей ■ метал/лссилэх меди и

- б -

для описания связи между магнитным упорядочением и явлением сверхпроводимости указанных материалов . Апробация работы.

Результаты проведенных исследовании опубликованы в журнала-/. Академии наук Российской Федерации. Ойт>ем работы.

Работа изложен* на страницах машиночечатного токе -

та» аклпчает 37 рисунков! 15 таблиц и 133 наименовании би-блиог рафии,.

1.СГ)Г.РХТ0НКИГ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РЕШЕТКАХ МП АЛЛСЖСИЛ0£< МЕЛИ Приведем краткий обзор литературы по исследованиям

сверхтонких взаимодействии в соединениях КРсцСи^О., методами ядерного магнитного и квадрупольного резонанса» мег.сбаузрся-скси спектроскопии.

2.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сформулированы цели исследования» намечены метспн их достижения.

3.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Образцы Р6а,,Си О, готовились спеканием порошков оксидов > взятых в стехмомегрических соотношениях. Ко.лученнмй материал характеризовался методами измерения сопротивления» магнитной восприимчивости и реитгенофазивого анализа. Все образщ.; были однофазными» имели орторокбическую структуру» о температуры переиода в сверхпроводящее состояние Т были в предела* Й0-33 К. Образцы УВсцСи^О^ готовились отжигом УВп„Си О и вакууме при постсяннои"'сткачке. Полученный материал был однофазным» имел тетрагональную структуру и оставался в полупроводниковом состочнии вплоть до температуры

К. Образцы УВаСи Г я 0_, (ч = 0.03» 0.12» 0.2» 0.5) 2 3-у м /Ь<

гоювились по керамической технологии. Составы с у = 0.6,5

имели срторомбическую структуру г с у > 0.12 - тетрагональную.

С рос. топ у величина Т уменьшалась '.например / для состана с

у - 0.2 Т =50 Кг тогда как материал с у « Я.5 оставался в

полупроводниковом состоянии вплоть до температуры ч.2 К>.

Легирование керамик радиоактивными изотопами Си-67» Е<сг-133 и

Ги-1"' проводилось в процессе синтеза» а изотопом Си-61 --

ди?.ру зионным откигом в вакууме <УВс^Си^О > или в атмосфере

кислорода (УЕ<а Си ,0_» УВа Си_ Ре 0_*" Для контрольных об-2 3 7 2 3-у у 7'^

разчоо зналигич?чыИ птжиг на привел к изменению структуры и-!и

темпернгурм п«рехол;ч в сверхпроводящгт сесголнио.

Пор"лотитсльныв мвссбауэроьские спектры Ге-5? снимались в интервале температур 5 - 300 К с источником Со-57 <Pd). Эмиссионные мессбауэровские спектры Си-61 (Ni-il) г Ciй7 (Zn-67)t Ра-133<Cs-t33)» Eu-155(Gd-155) сминались при температурах и 90 К с поглотителями Ni „ > CsCl г GdPd, ®-86 ®'14 4.ЭФФЕКТИВНЫЕ ЗАРЯДУ АТОПОВ РЕШЕТОК RBo?Co О

Тензоры кристаллического ГЭП а кат ионных и анионных узлах решеток Кйо^Си^О рассчитывались ц приближении модели точечных зарядов^ Решетка' Fcba^Cu^O записывалась R виде

RBci^CoCDCuCS) 9а<1) о0<2) ,0<3) JK4) .

Компоненты темзоров~для п-узла записывались в аиде —» »

gpfcn I: gpl:n,

V сз <□ /г )~13/г , >

ggkn 1 " ikn ikn ikr>

У , «¿JJg p /pJ ,

gpkn 1 г км lkp lkp где k - индекс суммирования по подрешеткам (k-- 1 —R» (;- 2-Jiar

k=3-Cu<l> ,k=4-Cu<2> > k-5-0<.tb k'6--0(.?b h = 7- О (3; < k=£?-0 (A ) ) , ■ *

в -ЭффпкгивншА заряд ионов к-подрешеткиi i-иидекс суммироеа-ийя по узлам внутри подрвшегки» г-рассточнив от 1,-узла Ц-подрешетин до узла п-подрешсгкиг у »р-дэкзртовн координаты.

Структурные параметры были вгяш из литера гуры.Отметим» что результаты расчетов с использооаниен различны* структурных данных весьма близки.

Реиоточние суммы U и U рассчитывались на ОЬМ» суими-39 9Р о

ровамие проводилось внутри сферы радиус:» 30 А. Тензоры реше-точних сумм всех подрешеток оказались диагональными в кристаллографических осях.

Для керамики Yiia^Cu^O экспериментальные значения параметров тензора кристаллического РЭП бнли определены для узлов меди и бария методом ЗМС на изотопа* Cu-47(Zn-67i и На-133(С5-133)з

Центр________ ______e"*Qc|f МГц _ п

Zn-67 в узлам Си<1) 20.1(5) 0.75(5)

Zn-67 в узлах Си«.?) 11.8(5) <«.2

Сз-133 в узлах Ра -ч5(5)

<эд(!г.ь С) - кэадрупольныи момент ядра - сонда) ..

- в -

Сргвнаниа экспарименгальных и расчетных величии параметров тензора иристаллическогj ГЗП с узлах меди может дать «рормацию об абсолптных величинах зарядоз атомник центров е . Однако нч для одной комбинации ионов Y<+3>» 1<п<+2)» Cu02>'» Си(+1>» 0<-2) в узлах решетки на удается достичв

даже приблизительного согласия расчетных и экспериментальных значении для узла» меди. Расчетное значения всегда больше зкепериментального при сорпадении знака главной компоненты тензора РЭП. В принципе» согласование воэмотног если еирь-ироеать одновременно два параметра - коэффициент Шгернхвй-мера и яарядовую контрастность решетки. Это» естественно» снижает ценность получаемой информации.

Для уолав меди в решетке YBa^Cu^Q^ проблрма варьирования указанных параметров может быть исключена» если воспользоеа-ться тем обстоятельством» что параметр») тензора ГЭИ в втой решетке определены наии для даух структ¿рно-неэквивалентных узлов. Очевидно» для одной решетки отношение п о

Р «G'Oq.j/e Qq^ <4.2)

не должно зависать ни от зарядовой контрастности, решетки» ни от выбора коэффициента ШтернхеИмера. Экспериментально определяемый параметр р следует сравнить с параметром

P«q /а » сгЗ мсг4

здесь eq „»eq рассчитанные значения главной компоненты

с г 3 с г4

тиноора кристаллического ГЭП в узлах Си<1) и Си(2)» соотеет-"твенно. В результате получается уравнение:

t: k s¡zt¡3 34 zzk4 > г соотношение для параметров асимметрии тензора ГЗП в узлах Си С1) и Си<2) дают ewe fija уравнения!

53

, е. си . -и -п ,1) , ,3-0 <4.4)

к к ххкЗ уукЗ 3 ггкЗ »

Се^си , -и -п.II . (4.5).

К к ххк4 ууМ 4 гхкА

При этом надо имать ■ виду» что для узлов Си(2> г ось тензора кристаллического ГЭП по соображениям симметрии долгие совпадать с кристаллографической осью с» а согласно на-

«им измерения-), на изотопе Си-б7<гп-б7) V , >0- Для узло»

4 сссгА

СичП можно выделить две области»^ которых выполняется ус-

лоАиу г) __ =1 ! область Л вблизи о„/е, (где V , »0) »

3 * я Я 5 МЬсгЗ

и область В эблизи е /а "2 (где V ,

,"9 сссг-„

'равнения (*|.3-ч.5> следует дополнить условием %ляктро-

кеитральности»

" _ * * * »

Яог^-» ®3+ 2e4^ 2®5 + 2e¿ + 2е? + eQ » в. (4.Й4

Однако» ¡/равнений (4.3-4.6) недостаточно для определения зарядов атомов восьми подрешэток. Поэтому ми сделали г>яд допущении относительно зарядов катионов - некоторый произвол и выборе послидни* дает только малые ошибки в определении зарядов атомов кислорода. Примерами полученных таким образом решений являются! для области А -

íj»3.Hi е*»2.0°» е*»1.89> е*-1.09»

е =-2,0?» е"—i.93» e**-l.S3» в*»-1.2в; ÍA1J

«J ^ о, 7 о

для области D -

* к н »

е, «2.04» е_=1.3б> е,»2.75» е. »2.75» 12 3 4

а,—1.36» <?**-!.96» е*»-1.82» е*=-2.82 (PÍ)

(все заряды даны в единицах заряда электрона) .

Конвчно»модель <В1) приводит к необходимости локализации на а томах 0(4) аномально большого отрицательного заряда, и такая модель вряд ли имеет физический смысл. Однако» очевидно» в общем случае такой критерий отбора решений (А) или (SO достаточно произволен.

Объективных критериев выбора решении (1) нЛи (В' » а т.ак-*е определения зарядов всех атомов решетки можно о*и,г.ать при использовании наряду с данными мессбауэровской спектроскопии на изотопе Си-67 (Zn-67) и данных ЯМР на изйтопе 0-17 (литературные данные). Возможность иегтоль эования этих данных связана с тем» что»как видно ие формулы (Al)» в области А атомы 0(1)» 0(2) и 0(3) имеют эффективные заряды» соответствующие почти заполненным валентным оболочкам кислорода» т.®. практически весь ГЭП па ядрах 0-17 в узлах 0(1)» 0(2) и QC3) создается ионами кристаллической решетки. Следовательно-уравнения (4.3-4.6) для области А могут бы.ь дополноны тремя урлвн1ниями типа (4.3-4.5)» составленными для явйоч пары узлов; 0(1) и 0(2)» 0(1) и 0(3)» 0(2) и 0(3).

Если допустить наличие решении» относящихся к области В» то, согласно формуле (В1), близкой к заполненной, молят быть оболочка ионов кислорода а узлах 0(2)» 0(3) и Ы4>» и уравнения (4.3-4.5) следует записать для пар 0(2) и 0(3)» 0(2) и 0(4)» 0(3) и 0(4).

Заряды атомпа могут быть определены иа такой системы ».-ишь в единицах заряда одного из них. 6 качества такого масштабного заряда удобно йыбрать Заряд ионов иттрия«который елодувт ожидать близким i; его нормальному химическому *3.

Зги косвенно подтверждается данными иессбауэровскаи спектроскопии на изотопах редкоземельных металлом.

Таким образом» для определения семи неизвестных (еп-е ) имеется система из семи уравнении. Б качества примерз"приведем результаты* полученные для случая положительных величин экспериментальных параметров.

Паре"" атомов ~ .......; V......~.....Г"'"*

кислорода е е е е с. . е е Модель

2 о ч з 6 / и

ОБЛАСТЬ А

5»А 2.»57 1.956 2.010 -2.127 -1.949 -1.638 -1.243 Л2

5.7 1.958 1.909 1.833 --2.024 -1.862 -1.755 -1.20? АЗ

ОБЛАСТЬ В

Ь, 7 -35 ЗУ & »-4.7 +2.2 п..9 -0.6

6,в 3.254 1.32« 1.431 -1.480 -2.015 -1.901 -2.973 В2

Особенность» решений типа <А2»АЗ> является выполнение не □сложенного в систему уравнений условия е^ ¡е,,-"3:2» что соот-еитствузт единственно возможным валентностям""атомов иттрия и бария и свидетельствует в пользу предположения о заполненности валентных оболочек 0(1)/ 0(2) и 0(3). Другая особенность этик решений состоит в томг что заряды атомов Си(1) и Си(2) соответствуют стандартным (традиционным) валентное тем меди <*2>.Это означает»что сумма валентностей катионов равна <•13 или чго на семь кислородных узлов элементарной ячейки УЬсцСи^О.^ приходится одна дырка г находящаяся преимущественно а лодрвшетке 0(4).

Существенно» что система уравнение не имеет поддающихся интерпретации решений в области В при использовании данных ЯМР 0 17 для любой пары кислородных узлов при любых комбинациях знаков экспериментальных параметров г» и Р <си. »например» модель В2). Такая ситуация иожет быть объяснена либо нссоагв^тстаием модали В реальной структуре УВппСиг0

(и гегда реализуется модель й) » либо емметним вкладом *»< РЭЙ на «драк кислорода от валентных электронов по-кргшжум мере» г ля трок кислородных узлов (гак что невозможно подобрать кару с заполненными валентными оболочками) .Это оаначаепчто из ч1гутст«ия приемлемого решения не следует неприменимости подели В вообще. С другой стороны» хотя решения гип-а Л удокла-тс-орлют предположении а близости валентных оболочек а юное 0(1)» 0(2) и 0(3) к Баполненным» но и они не- иг.ключвит обсужденной выше возможности моп.али Ь при иаметннл яклэдад и ГЭП не ядрах кислорода от валентных Электроном. Таким образом» и

расширенная система уравнении трейцвт дополнительны* крите--риев для выбора между решениями типа А и В,

Тлкими критериями могут служить температурные зависимости c""Qq для Си--А3 в узлах Си (1) »Си С.;) решетки Y3o,,Cuv0^f полученные мч^аиюм ЯМР (литературные данные). Пользуясь"данными по температурной зависимости структурных параметров ufi-шетки YBn „Си./) г мы рассчитали темпера»урные зависимости компонент "тензора кристаллмческого ГЭП для узлов Си<1) и

для узлов Си (2). Согласие расчетных и измеренных знаков

-j

тампературиого коэффициента e'Oq получается только для области At что и позволяет сделать выбор между двумя возможными зарядовыми моделями соединения Yfla-;lCi) 0., .

Ми провели сравниниэ расчетных и экспериментальных пара-метро в тензора кристаллического ГЭП для узлов бария решетки YfV...Си70.у . Однако количественного согласия не«ду этими величинами нет., Иы полагаем» что расчеты длит завышенные значения (т.е. при расчетах необходимо лч('.о уменьшить зарядовую контр 3L гное г* решетки» лиСю значение коэффициента й/термхеи-мера для иона Cs( + ) ).

Для керамик Rflo^Cu 07 были определены экспериментальные параметры теноора кристаллического ГЗП ро всех катионных узлах ркшетки методом ЗМС на изотопах Си7<Zn~6?i » Ып-133 ' (Cr»-i:?3). eu-i55(0d 'ii;5)

з=, с ^

Кераиика Центр e"acj» (1Гц i u i » mm/I.

Ncirm^Cu Zn-67 Zn-67 R В узлах у г. л ах Си (1 > Си (2) 19.95(5) lt.5?(5) fl (0 .77(3)

Cs -.¡.33 в узлах Рп -50 (5)

Gd-155 0 узлах (Id 1.70 (.4)

ЗмЬп^Си Cd-155 в узлах Sm 1.61(4)

t'iDu^Cu 1)? Cs-,133 и el у л лах узла): Pa Еи -47(5) 1.48 <4 >

Gdür.^Cu 0., Zn-i.7 ¡3 узлах Cw <11 '¿0.03 (f.) Э . У7 (3>

Zn -6? с! у о лак Си С?) 11.70(*>) <0

С-5 '! 33 9 узлах В a -47(5!

<>( с! у _>ла>; Od 1.43(4)

Dul'i. Си П 7. 3 7 C-.-.1 33 я I'd -44(5)

Oil -1 53 Б у j л ах My 1.19(4'"

Tfil-J _С>j ,0., C-, -133 ',!d ! Г'J в Г, узлах узла:-. fir, Im ■ 47 .'51 1.00 f 4'

"n h: J Си1 1 7'л. t ' 5) ■?7(3)

7! \ ~ о ft J 2.1-15« г-,'.:<)' i 1. ' 5) < 3.

В последней таблице U - квадрупольное ррсщеплениа месс-бауэровсним ctjaiiTpbe Eu-15S<Qd-l55>

IUI " и/2)!в2ац! (1 + n2/3)1/2<

и поскольку пессбаувровские спектры снимались в парамагнит-2 '

ной области« то знак в Qq оставался неопределенным.

Путем сопоставления »кспериминтальных и расчетных главных компонент тензора кристаллического ГЗП в узлах Си(2) решеток RBa^CUjO показано» что для центров Zn(+2) тензор ГЗП на яд-рак Zn-ô? определяйте* только ионами кристаллической решетки. Аналогичным вывод сделан и для случая центров Gd<+3). Таким обр»зом» »миссионная нессбау»ровск»я спектроскопия на изотопах Cu~47<Zn—67) и Eu-155(Gd-135) является »¡реактивным методом вксперинентального измерения параметров тензора кристаллического ГЭ|| • увлах меди и ГЗМ решеток ВТСП.

Путай сопоставления вксперииентальных (литературные данные ЯКР на изотопе Си-63) и расчетных (результаты наших рас-чатов ■ приближении модели точечных зарядов) глаиных компонент тензора кристаллического ГЗП в узлах Си<2) решеток RBa^Cu^O^ определен ковфуициант Шторнхаинер» для ионов

Си(+2).С использованием последней величины» расчзтов тензора кристаллического ГЗП и данник для компонент тензора квадру-польного еааимодеиствич (литературные данные ЯМР на изотопе Cu-i3) выделен валентный вклад в ГЗП на ядрах Си-63 в узлах СиШ и Си<2> решитки YBa^Cu^O^ . Для центров Си(2> оси кристаллического» валентного"и суммарного танзороы ГЗП совпадают (главные оси тендеров направлены по кристаллографическом оси с).Для центров Си(Х) главный' оси валантногог кристаллического и суммарного тензора РЗП направлены» соответственно» по кристаллографическим осям с« а и Ь. Отметим/ что так»*, ситуация соответствует дырке на 3d орбитали меди» расположенной в плоское1И Ьс, и jra хорошо согласуется со структурными моделями типа А. Для миделей типа А получено так*.« количественное согласовании расчетных и экспериментальны* еа-личин свадругольного расщепления эмиссионных миссьауэровских ctit'k гров приписных атомов Cu-l55(Gd 155) а узлах f ЗН решагок ПЬоэСиз07 -

5 „ПРОБЛЕМЫ СОСУЩЕСТВОВАНИЯ ЯВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ И

МАГНИТНОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ ПОДРЕШЕТОК МЕЛИ КЕРАМИК

УВа Си _0 _ Й УВп_Си, Гв а, 2 Л 7-х 2 3-у у 7+х

Известно» что в сверхпроводящей керамике УВа^Си^О с

ортороибическсм решеткой по мере отгонки кислорода т,роисхо-

дит уменьшение Т и при х ! 0.6 сверхпровсдиность исчезает» с

решетка становится тетрагональной и одновременно появляется

антиферромагнитнее упорядочение перрешетки Си<2) . Введение в

керамики УВо „Со ^0 ^ вместо меди примеси желез?, (т.е. образе--

ваниа твердого рпствора УВп„Си, Ге 0_ ) сопровождается

2 3-у у 7+х

аналогичными эф<ректгши>по мере возрастания у уменьшается Т »

при у >0.1 происходит перестроение ортором<5ическои решетки

е тетрагональную и при у > 0.45 сверхпроводимость исчезает.

Наиболее сущес»венным моментом является <рачт сосуществования

в керамике УВи_Си_ Ге 0_ в области составов 0 < у < 0.45 2 3-у у 7+х

сверхпроводимости и магнитного упорядочения атомов железа в узлах меди.

Нами методом ЭМС на изотопе Си-61(Ш-61) проведено исследование керамик УВа^Си^О^ и УВч^Си^О^ Показано» его переход от сверхпроводящей к полупроводниковой керамике сопровождается появлением магнитного упорядочения атомов Си(2). Таким образом» продемонстрирована принципиальная.возможность исследования магнитного упорядочения медны;< подрв-аиток методом ЭМС на изотопе Си-61(N1-61).

Для керамик УВа_Си„ Ре О, в области у < 0.5 в согла-2 3-у у 7+х

сии с 71ЙтературШци данными показано» что магнитной упорядочение атомов железа (данные мессбауэровскои спектроскопии на изотопе Ге-57) не приводит к подавлению явления сверхпроводимости. Однако методом ЭМС на изотопе Си-61(N1-61)нами впер-,вые показано» что при этом не наблюдается Эффектов магнитного упорядочения медных подрешетон. Для указанным керамик в области у > 0.5 магнитное упорядочение наблюдалось как для атомов железа» так и для атомов меди»причем магнитное упорядочение сопровождается полным подавлением явления св.ерхпро~ иодимости. Отмечается возрастание разности температур начала и конца перехода в сверхпроводчщее состояние &Т в системе УВа_Си_ Ге 0_ . Специальна проведенное исслндова-2 3-у у 7+х

ние структуры резистионого сверхпроводящего переходя дл»

модельной системы (регулярная решетка наночастиц индия)

позволило связать размытие перехода в керамике

УВа Си Ге 0_, с размерной зависимостью Т . 2 3-у у 7+х с

6.ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ

Метод эмиссионной мессбауэровской спектроскопии (ЗМС) и» изотопах Си-<47 (Zn-é7) » Bci-133 (Cs-133) » tu-155 (Gd-lS5> последовательно применен для экспериментального определения параметров тензора градиента электрического ноля (ГЭП> в углах меди» бария и редкоземельных металлов (РЭМ) типичных представителей ВТСП! YBq^Cu^O^i RBa^Cu.jO^

Проведаны расчеты тензора ГЗП s приближении модели точечных аарядоы. Сопоставление экспериментальных и расчетных параметров тензора ГЭП позволило определить эффективные заряды атомов и пространственное распределение электронных дефектов в решетках ВТСП.

Метод эмиссионной мвссбауэровской спиктроскопии на изотопе Cu-6t(Nl-6l> использован для обнаружения эффектов сосуществования сверхпроводимости и магнитного упорядочения под-рсшеток меди керамик YBuoCu2_yFey07+>( .

1 .Продемонстрировано» что ЗМС на изотопах (Ju-67(Zn-67> г ta-133(Cs-133)г Eu-lS5(Qd-155) дает информацию о параметрах тензора кристаллического ГЗП в узлах меди» бария и РЗМ решеток ВТСП. Показпно» что существует количественная корреляция между■результатами экспериментальногj определения параметров тензора кристаллического ГЭП и результатами их теоретического расчета» что позволило определить коэффициенты Штернхей-ми;ра для центров CU<+2)» Zn<+2>» Gd<+3).

2.Для кирамик УВа,,Си^0^» RBo^Cu^O^ определены эффективные зыряды атомов решеток й показано» что дырки пространственно локализованы преимущественно в подрешетке цепочечного кислорода, быяснено» что для центров Си(2> главные оси валентного» кристаллического и суммарного тензоров ГЭП совпадают»« г ось асех тензоров направлена по кристаллографической оси с. Цля центров Си<1) г данные оси валентного» кристаллического и суммарного тензоров ГЗП оказываются раоличными» для вчлент-miro тонзор» ГЗП z ось направлена по кристаллографической оси а» что отвечает дырка на 3d орбигали атомов неди»ра:: iio-лдъанной ь плоскости Ьс.

З.О&Иарухена,, линейная зависимость между экспериментальными величинами з "Qq для центров Си-бЗ (литературные данные) и для центра» Zn~67 (наши данные) для большой части уалоы мрдй а решетках ГТСП» что отр«жас1 <)>акт постоянства электронного строгания меди ео вссх изученных керамиках.

4.Показано»что отсутствует сосуществование явления сверхпроводимости и магнитного упорядочения атомов меди о кграниках YBOjCUj уРву07+м«хотя возможно сосуществование сеерхпрорсди-

ности и магнитного упорядочения атомов железа.

Основные результаты проведенных исследований опубликованы«

1,Бабамуратов К.Х.гЖуравлев В.В.гКумзеров D.А.»Романов С.Г.г Хачатуров С.А.

Структура розистивного свврхпроиодящвго перэхода в регулярней рошетка наночастиц индия. •ТТ. 1993. Т. 35. В win. 6. С.1577-1381.

2.Серегин П.П.» Мастеров В.Ф.» Насрединов Ф.С.гСерегин Н.П.г Саидов Ч.С.»Бабамуратов К.Х.

Зарядовые состояния атоьов в сверхпроводниках RBa Cu_CT. ФТТ. 1974, Т.36. Выи.2. • '

РТП ПИЯ®, зак.?76, тир.ЮО, уч.-изд.л.0,7;Ю/ХП-1993г.

Беоплатно