Введение к работе
Актуальность темы исследования. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в керамиках на основе оксидов меди в 1986 году породило каскад экспериментальных и теоретических работ, касающихся этого явления. Однако, несмотря на интенсивные исследования, вопрос о природе сверхпроводимости в этих веществах остается открытым. Это обусловлено большим разнообразием и исключительной сложностью ВТСП соединений. Среди всех существующих на сегодня ВТСП соединений наиболее полно исследованы ReBa2Cu3Oyg и ReBa2Cu4Os, где Re —редкоземельный ион, обычно иттрий. К настоящему времени имеются надежные ЯКР/ЯМР данные о величинах электрических и магнитных полей на всех узлах решетки этих соединений. В частности, для соединения YBa-iCtiyO-i-g —это 14 (!) спектроскопически измеренных величин только по градиентам электрических полей на ядрах Ва, Си{\), Сн(2), O(I), 0(2), 0(3) и 0(4). К этому следует добавить данные по кристаллическому электрическому полю на редкоземельных ионах (в случае Re=Tm их пять), найденные из экспериментов по неупругому рассеянию нейтронов и ЭПР, ЯМР. Все эти экспериментальные данные содержат ценную информацию об электронной структуре этих соединений. Однако достаточно полный их анализ в той мере, как это будет представлено ниже, в литературе не проводился. В значительной степени это связано с еще не сложившимися представлениями о зонном строении нормальной фазы слоистых купратов. С нашей точки зрения наиболее перспективной моделью описания зонной структуры является модель сингетно-коррелированной зоны кислорода, базирующейся на идее Жангп-Райса об образовании медно-кислородных синглетных двухчастичных возбуждений. Модель синглетной зоны корректно описывает переход диэлектрик-металл в соединениях Y-Ba-Cu-O, имеющиеся фотоэмиссионные данные, а также температурную зависимость сдвига Найта на ядрах меди. Цель работы. В данной работе предпринята попытка проверить возможности этой модели для интерпретации экспериментальных данных о частотах ЯКР/ЯМР:
І. На основе модели синглетно-коррелированной зоны кислорода разработать систематическую процедуру расчета эффективных точечных зарядов в керамиках У-Ва-Си-0 с различным уровнем допирования и таким образом попытаться описать все имеющиеся экспериментальные данные о градиентах
электрических полей во всех позициях элементарной ячейки исследуемых веществ.
2. Выяснить причины аномалий в температурных зависимостях частот ЯКР на ядрах меди в обеих позициях и бария. Исследовать процесс кроссовера допированных дырок в системе плоскости-цепи и влияние на него эффектов нестабильности в подсистеме носителей тока по отношению к образованию волн зарядовой плотности. Научная и практическая ценность.
Предложена единая картина распределения дырок (эффективных зарядов и дипольных моментов) в соединениях YBa-iCuiO-i и УВа^Си^О^ в рамках которой впервые удовлетворительным образом удалось объяснить наблюдаемые значения градиентов электрических полей на ядрах меди, бария и кислорода во всех позициях элементарной ячейки.
Рассчитаны значения параметров кристаллического электрического поля на ионах Ттг+ в соединениях ТтВа2Си^О(, и ТтВа2Си^О-] с учетов вклада от индуцированных дипольных моментов ионов кристаллической решетки. Показано, что учет этого вклада позволяет корректно описать полученные из
экспериментальных данных значения параметров В\. Рассчитанные параметры кристаллического электрического поля хорошо описывают имеющиеся экспериментальные данные ЯМР и неунругого рассеяния нейтронов на нонах Тт в указанных соединениях.
Объяснены зависимости частот ЯКР от температуры для Сн(1), Си(2) и Ва в соединении УВагСилО%. Показано, что температурная зависимость vq(Cu(\)) чрезвычайно чувствительна к перераспределению дырок между цепями и плоскостями и к волнам зарядовых плотностей. Впервые обсуждаются особенности зонного строения цепочечных фрагментов. Наблюдаемое отличие в поведении температурных зависимостей vq(Cu(1)) и vc(Ch(2)) по порядку величин интерпретируется как следствие различия плоскостных и цепочечных зон проводимости в Y-Ba-Cu-O. Зона проводимости в плоскостях Си02 является енглетно-коррелированной зоной кислорода, в то время как зона проводимости цепей соответствует нижней хаббардовской зоне меди. Научная апробация. Основные результаты работы докладывались на семинарах кафедры кванотовой электроники и радиоспектроскопии КГУ, а также на
Итоговой научной конференции Казанского университета 1995 гг.
XlVth International Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions, Pisa, July 20-25, 1997.
абота выполнена при частичной поддержке Научной технической программы Сверхпроводимость», проект N94029 и гранта Министерства образования Ф, СПГ-95-0-7.1-35.
[убликацнк. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 1 тезис доклада. труктура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и писка цитируемой литературы из 116 наименований. Общий объем работы — 11 страниц машинописного текста.
