Электропроводность монокристаллов YBa2Cu3O7-δ в условиях анионного упорядочения в слоях Cu(1)O1-δ

Изучено влияние термоциклирующих отжигов на степень кислородного упорядочения (параметр порядка) в монокристаллах YBa₂Cu₃O_7-δ. Установлено, что увеличение значений критической температуры начала перехода в сверхпроводящее состояние при этапных отжигах согласуется с уменьшениями параметра σ_с/σ_аb, что указывает на перераспределение электронной плотности между структурно–неоднородными плоскостями Cu2O₂ и Cu1O_1–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 σ_с/σ_аb, ниже которой ее поведение не коррелирует с изменением Т_с. В этом случае увеличение Т_с и орторомбического искажения кристаллической структуры при изотермических отжигах является результатом усиления «межслойного» взаимодействия между плоскостями Cu(2)О₂ и Cu(1)О_1-δ. В результате увеличивается вклад в электронную плотность состояния на уровне Ферми цепочечных слоев Cu(1)О_1-δ, которые могут быть сверхпроводящими за счет туннелирования куперовских пар из плоскостей Cu2О₂, формируя в них наведенную сверхпроводимость.

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