Особенности изменения электронной плотности в узлах кристаллической решетки при сверхпроводящем фазовом переходе

• Автор: Марченко, Алла Валентиновна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

1. МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ КАК МЕТОД

ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА

1.1. Мессбауэровская спектроскопия

1.2. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия

1.3. Сверхпроводимость

1.4. Мессбауэровские исследования металлоксидов меди

1.5. Постановка задачи исследования

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

2.1. Мессбауэровские изотопы 67Си^Хп) и 67С'а(?71п)

2.2. Мессбауэровский изотоп 119Бп

2.4. Мессбауэровский спектрометр

2.5. Математическая обработка мессбауэровских спектров
2.6. Характеризация образцов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОРОДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ИЗОМЕРНЫЙ СДВИГ МЕС-СБА УЭРОВСКИХ СПЕКТРОВ
3.1. Введение
3.2. Изменения электронной плотности на мессбауэровском
ядре при изменении градиента электрического поля
3.3. Электронный обмен между примесными центрами и зонными состояниями в соединениях Ар1.уБп1+уБе2 и Лр1.}Бп,+),Те2
3.4 Заключение
4. БОЗЕ-КОНДЕНСАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПАР В РЕШЕТКАХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

4.1. Введение
4.2. Экспериментальные мессбауэровские данные
4.2.1. Мессбауэровская спектроскопия на изотопе 67Си(^71п)
4.2.2. Мессбауэровская спектроскопия на изотопе 67 Са^7Ап)
4.3. Температурная зависимость центра тяжести мессбауэровского спектра
4.4. Изменение электронной плотности в узлах меди при фазовом переходе и корреляционная длина
4.5. Модели взаимодействия примесного зонда с электронной
подсистемой
4.6. Кинетика бозе-конденсации электронных пар
4.7. Расчет изменения электронной плотности в узлах кристаллической решетки при сверхпроводящем фазовом переходе
4.8. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Список работ, отражающих основные научные результаты диссертации

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы
Согласно микроскопической теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) в основе явления сверхпроводимости лежат эффекты возникновения при температуре ниже критической температуры Те связанных состояний электронов (так называемых куперовских пар с расстоянием между компонентами пары в классических сверхпроводниках ~ 10"7 - 10'4 см) и последующего образования бозе-конденсата куперовских пар [1]. Иными словами, переход от нормального к сверхпроводящему состоянию есть переход от системы электронов, описываемой блоховскими волновыми функциями, к системе электронов, описываемых единой когерентной волновой функцией, так что распределение электронной плотности в кристаллической решетке сверхпроводника должно различаться при температурах выше и ниже температуры Тс.
К моменту создания теории БКШ отсутствовали надежные экспериментальные методы наблюдения изменения электронной плотности кристалла, что, естественно, не стимулировало появление теоретических работ в этой области. Ситуация изменилась после открытия эффекта Мессбауэра [2]: изомерный сдвиг I мессбауэровских спектров определяется как
I = аДр, (1)
(здесь Др - разность релятивистских электронных плотностей на исследуемых ядрах в нормальном и сверхпроводящем образцах, а. - калибровочная постоянная используемого изотопа), и, в принципе, возможно обнаружить изменение электронной плотности в узле кристалла, содержащего мессбау-эровский зонд, при переводе кристалла из нормального в сверхпроводящее состояние путем измерения центрального сдвига мессбауэровского спектра зонда (центра тяжести мессбауэровского спектра зонда) при температуре выше и ниже температуры перехода вещества в сверхпроводящее состояние. Объясняется это тем, что температурная зависимость центрального сдвига мессбауэровского спектра Б (при условии постоянства давления Р) определяется выражением [3]:

В качестве контрольных объектов, для которых не наблюдалось перехода в сверхпроводящее состояние, были выбраны керамики состава
Ьак^Бго.пСиОх, N6] 85Се(шСиОх, ¥Ва2СизОб.5, УВагСщОх, Т^ВагСаСигОх, Т12Ва2Са2Сиз0х,В128г2СаСи20х, BІ2Sr2Ca2CuзOx,HgBa2CuOx, Н^Ва2СаСи2Ох и 1^Ва2Са2Си30,,, которые получали путем нагрева соответствующих сверхпроводящих образцов в вакууме при 1300 С в течение 2 часов.
Отметим, что металлоксиды меди, легированные цинком, были предметом многочисленных исследований и установлено, что примесь цинка существенным образом влияют на свойства материалов [84-87]. Однако в нашем
67 г?
исследовании зонд а входит в состав сверхпроводящих соединении в весьма малых концентрациях (~ 1012-1013 ат/см3 поскольку он образуется после радиоактивного распада материнских изотопов) и не может оказывать заметного влияния на свойства исследуемых материалов.
Мессбауэровские поглотители на основе дигалогенидов олова и их комплексных соединений с галогенидами щелочных металлов [8пР2, 8пС12, №8пС13, КЗпСЬ, ШпСЬ, Сб8пС1з, 8пВг2, №8пВг3, К8пВг3, Ш^пВгз, СэБпВгз, 8п12, №8п1з, К8аГ3, КЬ8п13, СвЗшГз], а также поглотители на основе халькогенидов двухвалентного олова [8пО, 8п8, 8п8е, 8пТе] готовились с использованием готовых химических препаратов с поверхностной плотностью ЮмГ.см' по олову.
Соединения Pbo.99Sno.01Se, Pb0.9s5Sn0.005Na0.02Se, Agi.ySnn.ySe2 (у = О, 0.1,
0.2) и А§1.у8п1+уТе2 ( у = 0, 0.27) синтезировали методом сплавления исходных компонент марки ОСЧ в вакуумированных кварцевых ампулах. Затем расплав закаляли в ледяную воду. Все исследованные сплавы имели структуру типа ЫаС1. При малом содержании олова в сплаве синтез проводили с использованием обогащенного до 92% изотопа 1198п. Поверхностная плотность поглотителей составляла 0.1 мГ/см2 по изотопу 1|98п.