Введение к работе
Диссертационная работа посвящена исследованию кинетических явлений в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) Ьа2_хВгхОи04 я YBa2Ou3o7 , в также изучению влияния вамещения различных структурных элементов кристаллической решетки данных соединений на сверхпроводящие свойства и овойства нормального состояния. Кроме того,.в данной работе проведены исследования магнитных а электрических свойств, обусловленных особенностями проникновения, захвата и двихенкя квантов магнитного потока.
Актуальность темы. Актуальность темы диссертации обусловлена остротой проблемы высокотемпературной сверхпроводимости (ВТШГ, решение которой - то есть понимание природы высоких критических температур - позволило бы вести целенаправленный поиск материалов с более высокими то. Решении втой задачи посвяще-о огромное количество экспериментальных и теоретических работ. Несмотря на это, круг вопросов, связанных с установлением механизма ВТСП, до' сих пор остается довольно широким. Преяде всего, вто связано с отсутствием достаточно надежных и полных сведений об электронных свойствах ВГСП материалов в аормальном состоянии.
Экспериментальные результаты. по> исследованию ВТСП в нормальном состоянии имеют интересную и непростую историю. Это связано с тем, что новые материалы _ принадлежат к числу наиболее сложных веществ, изучаемых в физике твердого тела. Химические реакции в процессе синтеза приводят к тому, что образцы зачастую получаются многофазными, оодериат различные примеси. Поэтому для правильной оценки эксдаряментальнта результатов, необходима подробные сведения характеризущие их качество. Ясно также, что полученные данные требухя
тщательной проверки.
В связи с этим важно иметь достоверные экспериментальные данные о кинетических свойствах ВТСП, выявить общие закономерности и особенности поведения явлений переноса в этих соединениях. Кроме того, для уточнения зонного спектра носителей тока необходимы надежные и подробные исследования кинетических свойств материалов с развой степенью легирования, разного состава и т.д.
Цель рабой;
- о помощью комплексных експериментальних исследований
гальваномагнитных и термоэлектрических аффектов ь
ВЫСОКОТОМПераТУрННХ СВеріПрОВОДНИКаХ La2-rSrx0u04-j Е
TfflagOUjO,,. в широком интервале температур и магнитных полей получить данные о свойствах нормального соотояния втих соединений: характере проводимости, типе и концентрации носителей тока и т.д.;
- исоледовать влияние нензовалентного замещения различных
структурных элементов кристаллической решетки НЕ
сверхпроводящие свойства и свойства нормального состояния
- исследовать характер изменения електронних свойств
їВа2Ои3о7_у при отклонении от стехиометрического состава по
киолороду;
- путем совместных исследований магнитных и электрических
СВОЙСТВ La2-xSrTCu04-y ПОЛУЧИТЬ СВЄДЄНИЯ Об ОСОбвНПОСТЯХ
проникновения и движения абрикосовских внхрай, их взаимодействии с центрами пиннкнга.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
I.B результате исследований эффекта Холла в ba2_2.Srzcu04_ впервые установлено, что' в области нормального состояния преобладает дырочная проводимость; полученные данные
- 4 - .
позволили впервые оценить концентрацию' дырок (р) и их подвижность (ц): для сверхпроводящих образцов р«Юг1 ом-3, ц«(1-6) смг/В-с.
2.Установлено, что уменьшение содержания стронция до х«0,06 в La2_JtSrr0uO4 , кислорода ДО х=6,35 В YBagOOjO^ или увеличение степени замещения бария лантаном до х-0,55 в YBa2_rLaxCu3o7 приводит к переходу "металл-диэлектрик"; на диэлектрической стороне перехода проводимость носит характер лрыксов с переменной длиной.
3.Впервые для їБао0и30х с разным содержанием кислорода, а также для YEagCugO^. в котором часть атомов бария замещена атомами лантана, лития, калия проведены комплексные исследования . сопротигления, термоэдс и эффекта Холла. Показано, что особенности поведения кинетических ковффнцивнтов в зависимости от температуры, содервания кислорода, лантана в области нормального состояния находят объяснение в рамках модели, предполагающей наличие узкого пика в плотности электронных состояний вблизи уровня Серый.
4.Установлено, что увеличение содержания кислорода в образцах YBagCUgO^ от х=6 до х=7 приводит к резкому уменьшению теркоэдо (S) и при я>6,8 s меняет знак . с положительного на отрицательный. При этом коэффициент Холла остается полокительннм во всем температурном " интервале (T0 5.В поликристаллических, образцах ba2_ISr3Cu04_y при зчто обнаружен новый тип резистивного состояния, характеризующийся гистерезисными и релаксационными аффектами. 6.Впервые в одних и тех же условиях проведены исследования вффектов резистивного состояния b&z-^xto&i-Y на сопротивлении и намагниченности. Проведен сравнитель: й анализ полученных результатов, определена анергия активации абрикосовских вихрей, объяснена ее температурная зависимость. - б - Основные положения, выносимые на защиту: 1,В области нормального состояния преобладающий вклад в прородимосм» ъ&г_хБгхСиОл_т дают дырки, концентрация которых зависит от степени замещения лантана стронцием. г.Неизовалонтнов замещения части атомов лантана атомами стронция в ia2-xSrxCu04-y ^01 части атомов бария атомами лантана в YBagCUgO приводит к трансформации свойств материала от «металлических" к "полупроводниковым", где проводимость носит характер прыжков с переменной длиной. 3.Особенности поведения сопротивления, аффекта Холла и Тбрьйзэдс в зависимости от содержания кислорода для YBa2Cu3ox или степени легирования лантаном для YBa2_xLaxcu3o7 , их температурные зависимости в области нормального состояния находят объяснение в рамках единой модели, предполагапцей существование узкого пика в плотности электронных 'состояний вблизи уровня Ферми. 4.Характер изменения кинетических коэффициентов для YBa9_x(K:,li)ICu307 в зависимости от степени легироваь.ш связан с обраеованием дополнительных центров рассеяния на ионах к*, а также с возможностью частичного замещения ионов меди ионами лития. Б.Объяснение гистэрезисных и релаксационных эффектов резистиввсго состояния, обнаруженного в полинристаллических образцах La2 ^Sr^Ouo. при т<10, а также различие величин в температурную зависимость внергии активации вбрикосовских вихрей, найдеыной иа измерений по релаксации сопротіг пения и намагниченности, следует искать в особенностях проникновения, захвата и движения магнитного потока как в межгранульном пространство, так и в самих сверхпроводящих гранулах. Научная и практическая ценность работы. Диссертационная работе выполнена в рамках плановых исследований, проводимых в лаборатории полупроводников и полуметаллов И«Ы УрО РАН. Ноше экспериментальные результаты, полученные' в работе, и их интерпретация позволят сделать заключения о механизме проводимости в этих веществах, а также неоОходимы при целенаправленном поиске новых сверхпроводящих материалов о более высокими критическими температурами. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Совещании В МГУ (Москва, 1987 г.). Рабочем совещании по проблемам высокотемпературной сверхпроводимости (Заречный, 1987 г.), ХХ7 Всесоюзном совещании по физике низких температур (Ленингрэд, 1988 г.), I Всесоюзном семинаре по физике электронных структур на основе высокотемпературной сверхпроводимости (Москва, 1989 г.), III Всесоюзном симпозиуме "Неоднородные электронные состояния" (Новосибирск, 1989 г.), II Всесоюзной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости (Киев, 1989 г.), Международной конференции НАТО "Физика и технология в ВТСП" (Бад Виндсхайм, г.), Международном совещании "Эффекты сильного разупоря-дочения в ВТСП" (Заречный, 1990 г.), VIII Международной конференции по тройным и многокомпонентным соединениям (Кишинев,. г.), Международной конференции "ВТСП и локалиаационше явления" (Москва* 1991 г.). Советско-Германское совещание по резистивному состоянию в ВТСП (Черноголовка, 1991 г.), flu Совещание по физике низких температур (Казань, 1992 г.) и на научных семинарах Института физики металлов УрО РАН. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ. Список приведен в конце автореферата. Структура и объем диссертации. Диссертация, состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Она. содержит 170 отраниц машинописного текста, в том числе 4* таблицы и 68 рисунков. Список цитируемой литературы включает. 154 наименования.
Похожие диссертации на Кинетические явления в высокотемпературных сверхпроводниках
