Эволюция кристаллической и электронной структур купратов RBa₂Cu₃O_6+δ при отжиге
Фетисов А.В., Эстемирова С.Х., Митрофанов В.Я., Упоров С.А.

Received: April 14, 2018

DOI: 10.1134/S0044451018120076

PDF (350.6K)

Проведены исследования кристаллической структуры и магнитных свойств ВТСП-купратов YBa₂Cu₃O_6+δ , Y_1-xCa_xBa₂Cu₃O_6+δ и Nd_1+xBa_2-xCu₃O_6+δ (x=0.2) со структурой слоистого перовскита. Предметом исследований являлся известный эффект старения, наблюдаемый для данных ВТСП-материалов при их хранении в стандартных условиях: со временем происходит возрастание их критической температуры T_c и уменьшение параметра c кристаллической решетки. На примере YBa₂Cu₃O_6+δ показано, что зависимость c от содержания кислорода в образцах со временем претерпевает следующие изменения: (1) происходит возрастание отрицательного наклона зависимости по отношению к оси δ ; (2) возникает нелинейность, увеличивающаяся со временем, которая описывается квадратичным уравнением. Первый тип изменений объяснен возрастанием валентности ионов меди, сопровождающимся уменьшением их радиуса. Второй тип - электростатическим взаимодействием структурных плоскостей CuO₂ за счет накопления на них электронных дырок, приходящих из плоскостей CuO_δ . Расчет второго типа изменений параметра c на примере купрата YBa₂Cu₃O_6+δ показал хорошее количественное совпадение с экспериментальными данными. Для соединения Y_1-xCa_xBa₂Cu₃O_6+δ (случай допирования CuO₂-плоскостей дырками) изменения второго типа оказались такими же, что и у YBa₂Cu₃O_6+δ . Вместе с тем наблюдаемые для Nd_1+xBa_2-xCu₃O_6+δ разнонаправленные изменения во времени параметра решетки c свидетельствуют о том, что на начальном этапе старения неодимового купрата его CuO₂-плоскости допированы электронами. Однако со временем, по мере насыщения этих плоскостей дырками, происходит изменение типа допирования от n к p без заметного изменения кристаллической структуры, что для слоистых купратов ранее считалось невозможным.