Электропроводность монокристаллов YBa2Cu3O7-δ в условиях анионного упорядочения в слоях Cu(1)O1-δ
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-71-77
Аннотация
Изучено влияние термоциклирующих отжигов на степень кислородного упорядочения (параметр порядка) в монокристаллах YBa2Cu3O7-δ. Установлено, что увеличение значений критической температуры начала перехода в сверхпроводящее состояние при этапных отжигах согласуется с уменьшениями параметра σс/σаb, что указывает на перераспределение электронной плотности между структурно–неоднородными плоскостями Cu2O2 и Cu1O1–δ за счет формирования длинноцепочечного упорядочения кислорода в линейных группах O4-Cu1-O4 вдоль кристаллоструктурной оси (b) элементарной ячейки, и устранению кислородных дефектов в квадратных сетках плоскостей Cu(2)O2. Доказано, что существует критическая величина анизотропии электропроводности σс/σаb, ниже которой ее поведение не коррелирует с изменением Тс. В этом случае увеличение Тс и орторомбического искажения кристаллической структуры при изотермических отжигах является результатом усиления «межслойного» взаимодействия между плоскостями Cu(2)О2 и Cu(1)О1-δ. В результате увеличивается вклад в электронную плотность состояния на уровне Ферми цепочечных слоев Cu(1)О1-δ, которые могут быть сверхпроводящими за счет туннелирования куперовских пар из плоскостей Cu2О2, формируя в них наведенную сверхпроводимость.
Ключевые слова
высокотемпературная сверхпроводимость,
монокристаллы YBa2Cu3O7-d, кислородная нестехиометрия, электропроводность, параметр порядка
При поддержке: Программа ЕС "Горизонт-2020"(проект H2020-MSCA-RISE-2017-778308 – SPINMULTIFILM); задание 1.02 ГПНИ Республики Беларусь «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограмма «Материаловедение и технологии материалов»
Об авторе
Н. А. Каланда
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Отдел криогенных исследований
ведущий научный сотрудник
Каланда Николай Александрович
Список литературы
1. Высокотемпературная сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования: сборник научных статей // Под ред. А. А. Киселева. Л.: Машиностроение, 1990. 684 c.
2. Crabtree G. W., Nelson D. R. Vortex physics in high-temperature superconductors // Physics Today. 1997. V. 50, Iss. 4. P. 38—45. DOI: 10.1063/1.881715
3. Sreedhar K., Ganguly P. Evolution and the concomitant disappearance of high-Tc superconductivity with carrier concentration in the YBa2Cu3O7-δ system (0.0 < δ < 0.9): Crossover from a Mott insulator to a band metal // Phys. Rev. B. 1990. V. 41, Iss. 1. P. 371—382. DOI: 10.1103/PhysRevB.41.371
4. Красинькова М. В., Мойжес Б. Я. Влияние упорядочения атомов кислорода на электротранспортные свойства YBa2Cu3O7-х // ФТТ. 1990. Т. 32, Вып. 1. С. 318—321.
5. Maeda H., Tanaka Y., Fukutomi M., Asano T. A new high-Tc oxide superconductor without a rare earth element // Jpn. J. Appl. Phys. 1988. V. 27, Pt 2, N 2. P. L209—L210. DOI: 10.1143/JJAP.27.L209
6. Cava R. J., Batlogg B., Krajewski J. J., Rupp L. W., Schneemeyer L. F., Siegrist T., van Dover R. B., Marsh P., Peck (Jr) W. F., Gallagher P. K., Glarum S. H., Marshall J. H., Farrow R. C., Waszczak J. V., Hull R., Trevor P. Superconductivity near 70 K in a new family of layered copper oxides // Nature. 1988. V. 336, Iss. 6196. P. 211—214. DOI: 10.1038/336211a0
7. Silver T., Pan A. V., Ionescu M., Qin M. J., Dou S. X. Developments in high temperature superconductivity // Ann. Rep. Prog. Chem. Cect. C. 2002. V. 98. P. 323—373
8. Фетисов В. Б., Фетисов А. В., Фотиев А. А. Исследование процесса окисления YBa2Cu3O6+х-керамики // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990. Т. 11. С. 2627—2633.
9. Adelman D., Durmester C. P., Wille L. T., Sterne P. A., Gronsky R. Long-range interactions, long-range order and a devil's staircase in YBa2Cu3Oz // J. Phys.: Condens. Matter. 1992. V. 4, Iss. 43. P. 585—592. DOI: 10.1088/0953-8984/4/43/003
10. Gibson G., Cohen L. F., Humphreys R. G., MacManus-Driscoll J. L. A Raman measurement of cation disorder in YBa2Cu3O7-x thin films // Physica C: Supercond. 2000. V. 333, Iss. 3—4. P. 139—145. DOI: 10.1016/S0921-4534(00)00093-9
11. Rocha J. A. M. R., Pavão A. C. Molecular orbital analysis of oxygen vacancy in YBa2Cu3O7-δ // Physica C: Supercond. 2004. V. 411, Iss. 3–4. P. 148—151. DOI: 10.1016/j.physc.2004.07.007
12. Sudareva S. V., Kuznetsova E. I., Krinitsina T. P., Bobylev I. B., Romanov E. P. Modulated structures in non-stoichiometric YBa2Cu3O7-δ compounds // Physica C: Supercond. 2000. V. 331, Iss. 3–4. P. 263—273. DOI: 10.1016/S0921-4534(00)00007-1
13. Klinkova L. A., Nikolaichik V. I. Nanostructural inhomogeneity of YBa2Cu3O7-δ // Physica C: Supercond. 2014. V. 506. P. 33—39. DOI: 10.1016/j.physc.2014.08.007
14. Гуфан Ю. А., Прус Ю. В. О природе орторомбических искажений YBa2Cu3O7-у // ФТТ. 2000. Т. 42, Вып. 7. С. 1176—1179.
15. Aiigia A. A, Garces J., Bonadeo H. Influence of oxygen stoichiometry on the structure YBa2Cu3O7-δ // Physica C. 1992. V. 190. P. 234—241. DOI: 10.1016/0921-4534(92)90601-8
16. Vovk R. V., Khadzhai G. Ya., Goulatis I. L., Chroneos A. Fluctuation conductivity of oxygen underdoped YBa2Cu3O7-δ single crystals // Physica B: Condens. Matter. 2014. V. 436, Iss. 1. P. 88—90. DOI: 10.1016/j.physb.2013.11.056
17. Vovk R. V., Obolenskii M. A., Zavgorodniy A. A., Bondarenko A. V., Goulatis I. L., Samoilov A. V., Chroneos A. Effect of high pressure on the fluctuation conductivity and the charge transfer of YBa2Cu3O7-δ single crystals // East European Journal of Physics. 2014. V. 1, Iss. 4. P. 42—48. DOI: 10.26565/2312-4334-2014-4-04
18. Marushkin K. N., Nipan G. D., Gus’kov V. N., Gavrichev K. S. The polymorphism of YBa2Cu3O7-δ (123): a new approach // Solid State Ionics. 1997. V. 101—103. P. 605—609. DOI: 10.1016/S0167-2738(97)84090-8
19. Hilgenkamp H., Mannhart J. Grain boundaries in high-Tc superconductors // Rev. Mod. Phys. 2002. V. 74. P. 485—549. DOI: 10.1103/RevModPhys.74.485
20. Nariki S., Sakai N., Murakami M., Hirabayashi I. High critical current density in Y-Ba-Cu-O bulk superconductors with very fine Y211 particles // Supercond. Sci. Technol. 2004. V. 17. P. S30—S35. DOI: 10.1088/0953-2048/17/2/057
21. Maki M., Nishizaki T., Shibata K., Kobayashi N. Layered charge-density waves with nanoscale coherence in YBa2Cu3O7-δ // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 024536. DOI: 10.1103/PhysRevB.72.024536
22. Kobayashi H., Imaizumi T., Iguchia I., Tanakab Y., Kashiway S. Angle-dependent Josephson current in high-Tc YBa2Cu3O7-δ ramp-edge junctions // Physica C: Supercond. 2001. V. 357–360, Iss. 2. P. 1567—1571. DOI: 10.1016/S0921-4534(01)00550-0
23. Kalanda N. A., Trukhan V. M., Marenkin S. F. Manufacture of textured YBa2Cu3O7-δ ceramics from Y2BaCuO5-“xBa3Cu5O8” and Y2Cu2O5-BaCuO2 systems // J. Inorg. Chem. 2002. V. 47, Iss. 8. P. 1114—1120.
24. Gurskii L. I., Kalanda N. A., Saad A. M., Truhan V. M., Haliakevich T. V. Crystallization features of YBa2Cu3O7-δ in the Y2BaCuO5-BaCuO2-CuO and Y2Cu2O5-BaCuO2 systems // Cryst. Res. Technol. 2008. V. 43. P. 599—605. DOI: 10.1002/crat.200711127
25. Riess I., Porat O., Tuller H. L. Investigation of the dominant point defects in tetragonal YBa2Cu3Ox at elevated temperatures // J. Supercond. 1993. V. 6, Iss. 5. P. 313—316. DOI: 10.1007/BF00617477
26. Kalanda N. A., Trukhan V. M., Ketsko V. A. Oxygen exchange in YBa2Cu3O7-δ // Inorg. Mater. 2002. V. 38, Iss. 2. P. 159—162. DOI: 10.1023/A:1014069228288
27. Gusakov V., Jezowski A., Barilo S. N., Kalanda N. A., Saiko A. Anisotropy of thermal conductivity in single crystals YBa2Cu3O7 // Physica B. 2000. V. 284—288. P. 989—990. DOI: 10.1016/S0921-4526(99)02324-8
28. Гололобов Е. М. Параметр порядка атомов кислорода и сверхпроводимость соединения YBa2Cu3O7-δ // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26, Вып. 12. С. 28—30. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/37809
Рецензия
Для цитирования:
Каланда Н.А. Электропроводность монокристаллов YBa2Cu3O7-δ в условиях анионного упорядочения в слоях Cu(1)O1-δ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(1):71-77. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-71-77
For citation:
Kalanda N.A. Electrical conductivity of YBa2Cu3O7-δ single crystals under conditions of anionic ordering in Cu(1)O1-δ layers. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2020;23(1):71-77. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-71-77
Просмотров: 497
Послать статью по эл. почте 