2.7. Структура ВТСП
DESCRIPTION
2.7. Структура ВТСП. Влияние давления, облучения, примесей, внешних полей на ВТСП. Кристаллическая структура. Структура ВТСП. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Влияние давления, облучения, примесей, внешних полей на ВТСП. Кристаллическая
структура
2.7. Структура ВТСП
Структура ВТСП Как показали рентгеноструктурные и
нейтронографические исследования, а также электронная микроскопия, представители основных семейств металлооксидных сверхпроводников имеют перовскитоподобную структуру (т.е. элементарную ячейку, подобную ячейке перовскита – соединения K2NiF4). Типично перовскитная ячейка – у соединения 2-1-4 (La2‑x(Sr/Ba/Ca)xCuO4). Она представляет составную кубическую ОЦК-подобную структуру, образуемую в углах и в центре атомами меди, в ребрах и гранях – кислородными атомами, а в центрах крайних кубиков и на гранях – атомами лантана (либо замещение: барий/стронций)
2
.
Структура ВТСП Критическая температура растет примерно на 40 градусов с
добавлением каждой медь-кислородной плоскости Это, а также отмечаемое во всех экспериментах ярко выраженное
увеличение проводящих и сверхпроводящих свойств вдоль этих плоскостей, свидетельствует в пользу двумерного варианта сверхпроводимости в ВТСП
Наиболее ярко слоистая структура выражена в висмутовом ВТСП Наличие ориентированных цепочек O-Cu-O-Cu... в соединении 1-2-
3 приводит к специфическим протяженным дефектам структуры – плоскостям двойникования. Они представляют собой плоскости, разграничивающие две соседние области с перпендикулярной друг другу ориентацией цепочек, и оказывают существенное значение на механические и сверхпроводящие свойства ВТСП. В частности, полагают, что они ответственны за особенности зацепления вихревых нитей в смешанном состоянии (пиннинг), температурные и др. зависимости критического тока и ВАХ3
.
Структура ВТСП
4
.
Плоскости двойникования
5
.
Фазовые диаграммы ВТСП Фазовые диаграммы ВТСП:
6
.
YBa2Cu3O7+δ La2–xBaxCuO4
Химическая связь в ВТСП Химическая связь в оксидных ВТСП – типичная ионно-ковалентная Состояние и свойства купратных плоскостей определяются
валентными состояниями ионов меди и кислорода, которые, в свою очередь, зависят от присутствия других элементов структуры – интекалирующих слоев переменного состава (их называют спейсерами) La-O, Ba-O, Tl-O и т.д.
7
.
Влияние давления на ВТСП В основном критическая температура дырочных ВТСП возрастает с
давлением Имеются исключения. Например, дырочно-допированные
(Y1–xPrx)Ba2Cu3O7– и Tl2Can–1Ba2CunO2n+4–δ соединения показывают отрицательные значения производной критической температуры по давлению
8
.
Влияние примесей на ВТСП Экспериментальные данные позволяют сделать обобщающие
выводы по влиянию примесей замещения на ВТСП: 1. Немагнитные и магнитные примеси оказывают примерно
одинаковое влияние на деградацию сверхпроводящих свойств ВТСП в случае их расположения на плоскости CuO2
2. При замещении Cu наиболее существенным является позиция Cu (2) в плоскости CuO2
3. При замещении O также существенной является позиция кислорода в плоскостях CuO2
4. Критические значения концентрации примесей у электронных ВТСП в 3-6 раз ниже, чем у дырочных
5. Зависимость критической температуры у магнитных и немагнитных примесей обычно линейна, и лишь при наличии нескольких неэквивалентных позиций примеси может быть нелинейна9
.
Влияние примесей на ВТСП 6. Эффективный магнитный момент на медных узлах растет с
введением магнитных примесей и падает в случае немагнитных замещений
7. Концентрация носителей в плоскости CuO2 не зависит от внесения примесей в эту же плоскость, и все наблюдаемые изменения связаны с перераспределением примесей между плоскостью и цепочками Cu-O
10
.