Введение к работе
Актуальность работы
Сложные оксиды и материалы на их основе находят большое применение в современной технике благодаря использованию их уникальных физико-химических свойств. Среди сложных оксидов важное место занимают кислородные соединения на основе оксидов меди, редко- и щелочноземельных элементов, обладающие сверхпроводящими свойствами при достаточно высоких температурах (выше точки кипения азота). Эти сложные оксиды, получившие название высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), уже используются в изделиях высокой технологии. С другой стороны, изучение природы влияния переменного химического состава и легирования на структуру ВТСП позволяет лучше понять механизм высокотемпературной сверхпроводимости. В частности, для ВТСП YBa^Cu-p-_х актуальным представляется исследование распределения кислорода в кристалле в макро- и микрообъемах, как с точки зрения связи с сверхпроводящими свойствами, так и с точки зрения возможности существования промежуточных фаз в интервале ocr^i.
Другая важная группа сложных оксидов - кислородные соединения вольфрама, которые в последние десятилетия стали широко использоваться в качестве люминофоров, матриц оптических генераторов, сегнетоэлектриков и катализаторов. Структурные исследования сложных оксидов вольфрама внесли существенный вклад в развитие современной кристаллохимии. При этом наиболее подробно изучена структура фаз системы 17-0, синтезированных при низких давлениях (ооэтм.). Остается неясным вопрос об образовании фаз при высоких давлениях. Поэтому необходимы исследования трехмерной фазовой диаграммы в координатах: концентрация 71, концентрация 0, давление.
В последнее время вместе с традиционными рентгеновскими методами структурного анализа широкое распространение получили методы высокоразрешающей просвечивающей электронной
- 2 -микроскопии (ВРПЭМ). Это обеспечивается появлением большого числа просвечивающих электронных микроскопов (ПЭМ) с разрешением лучше о,2нм, что позволяет получать подробную информацию о реальной структуре кристаллов на уровне наблюдения отдельных атомов и точечных дефектов. В тех случаях, когда объект настолько мелкодисперсный, что объем фазовых областей с однородной структурой составляет несколько нм , ВРПЭМ является единственным методом, позволяющим расшифровать реальную атомную структуру кристалла.
Цель работы заключалась в электронно-микроскопическом изучении природы кислородной и катионной нестехиометрии ВТСП YBa-,Cu3(X,_r, а также определении реальной структуры оксидов вольфрама, синтезированных при высоком давлении. Для достижения поставленной цели было необходимо решить методические проблемы электронно-микроскопического наблюдения структуры кристалла на атомном уровне с применением современных методов компьютерного моделирования и обработки высокоразрешающего изображения.
Научная новизна состоит в следующем:
і. Впервые проведено исследование методом высокоразрешающей электронной микроскопии структуры оксидов вольфрама синтезированных при высоком давлении (>5Гпа). Обнаружено пять новых оксидов вольфрама и определена их структура.
2. Методами ВРПЭМ исследована неоднородность распределения
кислорода по двойниковым прослойкам в ВТСП YBa^CuJ)^ _х.
3. Разработана и реализована новая методика цифровой
обработки экспериментальных изображений высокого разрешения
кристаллов, помогающая проводить расшифровку их структуры.
Практическая значимость полученных в работе результатов: - обнаруженные данные о влиянии различных видов термообработки на особенности распределения кислорода могут быть использованы для отработки технологии создания ВТСП материалов, используемых в ноьых приборах.
обнаруженный при закалке с 900с на поверхности монокристаллов YBaJJu^Oj тонкий поверхностный слой, обладающий ВТСП свойствами, можно использовать для создания различных электронных приборов.
метод цифровой обработки, развитый в работе, может быть применен для расшифровки структуры новых мелкодисперсных материалов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Методика цифровой обработки электронно-микроскопических
изображений высокого разрешения кристаллов.
-
Экспериментальные результаты электронно-микроскопического исследования кислородной неоднородности в структуре ВТСП YBa^iu:pj_x при больших ( >0,5 ) и малых ( <0,2 ) значениях х.
-
Влияние легирования церием и алюминием на структуру и свойства ВТСП YBa^Cu307_x.
-
Модели структуры пяти новых оксидов вольфрама, синтезированных при высоком давлении (>5Гпа).
Апробация работы
Основные положения работы и ее отдельные результаты докладывались на:
-
II-ой Всесоюзной конференцій по ВТСП ( Киев, 1989)
-
XII-ом Европейском кристаллографическом конгрессе (Москва, 1989)
3. 1Х-ой Международной конференции по росту кристаллов
(г.Сендай, Япония, 1989)
-
xiv-й Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г.Суздаль, 1990)
-
Международной школе по электронной микроскопии (г.Галле, Германия, 1991 )
-
Х-ом Европейском конгрессе по электронной микроскогаш (г.Гранада, Испания, 1992)
- 4 -Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 15 работах. Список основных публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
