Исследование дефектов кристаллической структуры ВТСП типа YBa2 Cu3 O6+x методами ЯКР/ЯМР

• Автор: Мухамедшин, Ирек Рафкатович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Особенности ЯКР/ЯМР ядер меди в ВТСП со структурой
1.1. Кристаллическая структура и фазовая диаграмма соединения
1.2. Мезоскопическое фазовое расслоение
1.3. ЯКР меди в соединениях типа
1.4. ЯМР меди в соединениях типа
1.5. Дефекты кристаллической структуры ВТСП типа
ГЛАВА 2. Аппаратура и методика эксперимента. Образцы
2.1. Импульсный ЯМР/ЯКР спектрометр
2.2 Криогенное оборудование
2.3 Методы регистрации спектров ЯКР, ZFNMR и спектров ЯМР, времен релаксации Ti и Т2
2.4 Методы приготовления образцов
2.4.1 Неравновесный образец ТВа2СизОб
2.4.2 Образцы типа YBa2Cu306 5(H20)z
ГЛАВА 3. Исследование процессов кислородного упорядочения в неравновесном образце УВагСизОб методом ЯКР 63Си
3.1. Процессы кислородного упорядочения при низких температурах
3.2. Исследование ЯКР 63Си в закаленном образце YBa2Cu306;5 в процессе отжига при комнатной температуре
3.2.1. Спектры ЯКР
3.2.2. Температура перехода в сверхпроводящее состояние
3.2.3. Ядерная спин-решеточная релаксация 63Си
3.3. Исследование температурной зависимости ядерной спин-решеточной релаксации 63Си(1) в закаленном и отожженном образцах YBa2Cu306i5
3.3.1. Спин-решеточная релаксация ядер 63Си(1)2 при температурах выше 4 К
3.3.2. Спин-решеточная релаксация ядер 63Си(1)2 при температурах ниже 4К
3.4. Обсуждение экспериментальных результатов
3.4.1. Процессы кислородного упорядочения
3.4.2. Ядерная спин-решеточная релаксация 63Си(1)2
Глава 4. Исследование процессов образования и свойств магнитоупорядоченной фазы в ВТСП типа 123 под действием атмосферной влаги
4.1. История возникновения вопроса о воздействии атмосферной влаги на ВТСП типа
4.2. Экспериментальные исследования соединений УВа2СизОб,5(Н20)276
4.2.1. Температура перехода в сверхпроводящее состояние
4.2.2. Спектры ЯКР меди
4.2.3. Спектры 2КММК меди
4.2.4. Спектры ЯМР протонов
4.3. Обсуждение экспериментальных результатов
4.3.1. Серия образцов УВагСизОбдСНгО) отжиг свободных порошков на воздухе
4.3.2. Отжиг образцов типа УВа2СизОб+х, упакованных в эпоксидную смолу
4.3.3. Отжиг образца ТтВа2СизОб;5, упакованного в эпоксидную смолу
4.3.4. Свойства магнитоупорядоченной фазы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в керамиках на основе оксидов меди переменной валентности в 1986 году породило массу экспериментальных и теоретических работ, касающихся этого явления. Однако, несмотря на интенсивные исследования, вопрос о природе сверхпроводимости в этих веществах остается открытым. Удивительным образом ВТСП соединения объединяют в себе свойства металлов, диэлектриков и веществ с сильными электронными корреляциями. Это обусловлено, видимо, большим разнообразием и исключительной сложностью этих соединений, а также наложением на собственные (сверхпроводящие) свойства ВТСП соединений различных эффектов, связанных с особенностями и дефектами кристаллической структуры.
Среди всех существующих на сегодня ВТСП соединений одной из наиболее изученных систем является соединение КВа2Сиз06+х (также используются обозначения ЯВСОб+х или 123) [1], где Ы - иттрий или редкоземельный ион. Физические свойства этого соединения сильно зависят как от содержания кислорода, так и от упорядочения кислорода в кристаллической решетке. В работе [2], например, показано, что несмотря на различное содержание кислорода (в пределах х=0,57-0,67), многие образцы имеют одинаковую концентрацию дырок в плоскостях Си02 и, как следствие, одинаковую температуру перехода в сверхпроводящее состояние Тс, что автор объясняет различной степенью упорядочения кислорода в цепях. Упорядочение кислорода сказывается и на эффекте спиновой щели в спектре энергии магнитных возбуждений, и, возможно, на явлении торможения подвижных дырок в плоскостях Си02 (пиннинг страйпов).
Процессы упорядочения кислорода в цепях интенсивно изучались экспериментально - различными дифракционными методами, методами

параметры: 0«9О(3,5)°, 6Ъуь =89,71(6) МГц,
63у0 =23.05(10) МГц. В работе [94] в образце УВа2СизОб бьшо П0-
,твгцоТ
9*90(10)°, 63V, =89,89(5) МГц, 63 =22.87(5) МГц. Как пс>КаЗЬ1

эксперименты [95,96], при 4,2 К величина внутреннего магнитного
зависит от содержания кислорода. С увеличением х линии Н#411*1
е}СГРа
уширяться, а при х>0,2 начинается снижение интенсивности сГ1 вследствие уменьшения длины когерентности антиферромагН*11**0 порядка.
1.5. Дефекты кристаллической структуры ВТСП типа

Как и для любого кристаллического вещества, в соединениях тип# возможны различные типы дефектов кристаллической структуры. два типа дефектов являются весьма специфичными. %

Первый из них связан с переменным содержанием кислорода» следовательно с наличием вакансий кислорода в плоскостях СиОх. ПроКД2 всего это приводит к тому, что если для х=0 и х=1 усредненная структур3’ определяемая методами дифракции нейтронов или рентгеновских луче:#» совпадает с локальной структурой, то для промежуточных значений 2е различие между усредненной и локальной структурой бывает достаточно» велико. Как показывают эксперименты, локальный порядок в кислород-дефицитных образцах определяется не только содержанием кислорода, но и во многом методикой приготовления образца, предысторией его хранения.
Исследование процессов упорядочения атомов кислорода (а значит и уменьшения числа дефектов) в образце УВа2Сиз065 представлено в главе 3 настоящей работы.
Второй тип дефектов связан с тем, что вакансии кислорода представляют хорошую возможность посторонним примесям внедряться в кристаллическую структуру сверхпроводника. Исследование процессов деградации сверхпроводящего соединения УВа2Си30б,5 под воздействием