Переходы диэлектрик-металл-сверхпроводник в перовскитоподобных системах типа Ba1-x Kx BiО3

• Автор: Русаков, Александр Пименович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ПЕРОВСКИТО-ПОДОБНЫЕ СИСТЕМЫ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕХПРОВОДИМОСТЬЮ И ПРОБЛЕМА КАЧЕСТВА ИССЛЕДУЕМЫХ ОБРАЗЦОВ
§1.1. Кристаллохимическое строение перовскито-подобных
систем с высокотемпературной сверхпроводимостью §1.2. Некоторые особенности электронной зонной структуры
§1.3. Сверхпроводимость и проблема качества образцов для экспериментальных исследований
ГЛАВА II. СИНТЕЗ ОБРАЗЦОВ СИСТЕМЫ Ва,-хКхВЮ3 И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ
МАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ
§2.1. Синтез диэлектрических и металлических образцов
технология получения качественных монокристаллов и поликристаллов с большим эффектом Мейснера
§2.2. Магнитные и электрические измерения
§ 2.3. Теплоемкость
§ 2.4. Тепловое расширение образцов системы Ва1-хКхВ!Оз
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ СИСТЕМЫ Ва,-хКхВЮ3
§3.1. Спектры комбинационного рассеяния
§3.2. Спектры отражения
§3.3. Фононный спектр
§3.4. Спектр электронного парамагнитного резонанса
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ВаВц-хРЬхОз и Ьа2-х8гхСи04
§4.1. Синтез диэлектрических и металлических образцов
§4.2. Тепловое расширение образцов системы ВаВц~хРЬхОэ
§4.3. Тепловое расширение образцов системы Ьа2-хЗгхСи04
§4.4. Спектр электронного парамагнитного резонанса образцов системы ВаВц-хРЬхОз
ГЛАВА V. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
§5.1. Верхнее критическое магнитное поле Нс2(0)
§5.2. Зависимость коэффициента электронной теплоемкости у * от магнитного поля и постоянная Зоммерфельда у §5.3. Константа электрон-фононной связи X и плотность состояний на уровне Ферми для образцов Вао,бКо,4ВЮз
§5.4. Сравнительные оценки параметров образцов систем Ваі-хКхВЮз, Ьаг-хЗгхСиО* и ВаВіі-хРЬхОз §5.5. Расслоение на сверхпроводящую и диэлектричскую фазы ГЛАВА VI. ПЕРЕХОДЫ С ЛЕГИРОВАНИЕМ ДИЭЛЕКТРИК-МЕТАЛЛ-СВЕРХПРОВОДНИК
§6.1. Фононный спектр и аномальная дисперсия оптических фоновов в направлении [100] кристаллической решетки §6.2. Образование диэлектрического состояния §6.3. Переход с легированием диэлектрик-металл §6.4 Сверхструктурное упорядочение и устойчивость кристаллической решетки §6.5. Влияние сверхструктурного упорядочения на тепловое расширение и данные ЭПР §6.6. Особенности металлической фазы и их влияние на фононный спектр, электронную теплоемкость и сверхпроводимость ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСГТ)
послужило началом нового этапа интенсивных исследований физики сверхпроводников и, в частности, привлекло внимание к целому ряду новых подходов к пониманию сущности явления сверхпроводимости. Несмотря на значительный объем исследований ВТСП систем (систем, в которых имеются ВТСІІ соединения), до сих пор остаются до конца не решенными фундаментальные вопросы о природе основного диэлектрического состояния, механизме влияния легирования и природе концентрационных фазовых переходов диэлектрик-металл в этих соединениях.
Проблема создания технологичных ВТСП материалов является одной из актуальных задач физики твердого тела. Решение этой проблемы позволит создать принципиально новые типы приборов для энергетики и
микроэлектроники. Для синтеза и практического внедрения таких материалов ключевой проблемой является выяснение механизма высокотемпературной сверхпроводимости, который до сих пор активно дискутируется. Понимание природы ВТСП позволит проводить целенаправленный поиск таких соединений, которые обладают повышенной критической температурой Тс, критическим током ус„ верхним критическим магнитным полем Нс2 и подходящими технологическими свойствами.
Проблема ВТСП в теоретическом плане была поставлена в работах Гинзбурга В.Л. и Литтла У .А. и обстоятельно рассмотрена в первой книге на тему ВТСП группой авторов [I], а также в работах [2,3]. Последовавшие затем теоретические и экспериментальные исследования показали, что для создания ВТСП нужны полярные соединения, включающие легкие элементы с сильным локальным взаимодействием, в частности, полярные соединения меди (оксидные, оксигалогенидные). Этот факт и был использован Беднорцем Д. и Мюллером К. в успешном синтезе первого ВТСП [4].
Обилие уже имеющихся разнообразных, в том числе взаимоисключающих, теоретических работ о механизме
сверхпроводимости в ВТСП показывает, что пока не существует общепринятой физической модели как сверхпроводящего, так и нормального состояния ВТСП систем. Распространено, в частности, мнение о том, что фононный механизм, хорошо объясняющий в рамках теории Бардина, Купера

абсолютной калибровки использовался эталонный никелевый образец, вырезанный в форме диска диаметром 2.5 мм и толщиной 0.4 мм в плоскости (100). Воспроизводимость результатов при смене образцов составляла примерно 3 % при точности перемещения образца вдоль вертикальной оси магнетометра порядка 1 мм. Чувствительность установки по магнитному моменту составляла 10'5Гс-см3 и определялась паразитными вибрациями приемных катушек во внешнем магнитном поле.
На рис.2.4 показана температурная зависимость дифференциальной магнитной восприимчивости %а*» измеренная в переменном магнитном поле 4 Э. Измерения выполнены для тех же образцов, что и на рис.2.3. Сигнал для разных образцов составлял практически одну и ту же величину около 100 %. Это есть проявление диамагнитного экранирования, которое как хорошо известно [80], не характеризует объём сверхпроводящей фазы. Однако, эта методика является незаменимой в исследованиях новых сверхпроводящих материалов. Например, на установке, примененной для исследований в данной работе (рис.2.5 и 2.6) можно надежно установить наличие в образце примеси сверхпроводящей фазы даже, если ее объём составляет 0.01 % от объема образца. На магнетометре с постоянным магнитным полем в случае малых образцов это не всегда возможно. Поэтому все поисковые исследования в данной работе выполнялись на установке по измерению Хас- По Хас отбраковывались сотни образцов и только единичные, лучшие из них измерялись на магнетометре с постоянным магнитным полем.
На рис. 2.5. показана блок-схема установки измерения критических параметров сверхпроводников. При измерении температурных зависимостей ячейка с образцом 2 помешалась в трубку 1. Постоянное магнитное поле создавалось сверхпроводящим соленоидом 3. Соленоид монтировался в металлическом криостате. Охлаждение ячейки с образцом осуществлялось напуском в трубку I газообразного гелия, который выполнял роль теплоемкого газа.
Блок-схема измерения дифференциальной магнитной восприимчивости %ас представлена на рис.2.6. Измерительная катушка 1, внутри которой находился образец, помещалась в переменное магнитное поле Н — Н0- со%{(о1) , которое создается модуляционной катушкой 3. В пустой измерительной катушке 1 индуцируется ЭДС: