Введение к работе
Актуальность темы исследования. Исследование электронных и магаитных свойств высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) является одним из актуальных направлений в физике твердого тела. За прошедшее десятилетие выявлены качественные отличия электронных свойств нормального и сверхпроводящего состояний ВТСП оксидов от свойств, . присущих низкотемпературным сверхпроводникам. К ним относятся: линейный ход удельного сопротивления в зависимости от температуры, необычная частотная дисперсия оптической проводимости, низкотемпературные аномалии гальваномагнитных свойств, малая длина когерентности, псевдощелевое поведение спиновой восприимчивости.
Особенности основного состояния зоны проводимости во многом обусловлены сильными спиновыми корреляциями подвижных дырок и почти локализованных спинов антиферромагнитно взаимодействующих атомов меди в слоях СиСЬ. Выяснение этих особенностей является крайне актуальным при обсуждении механизмов сверхпроводящего спаривания в купратах. Поэтому одной из важных проблем в изучении свойств ВТСП систем является построение фазовой диаграммы магнитного состояния медь-кислородных слоев. Прогресс в построении фазовой диаграммы металлооксидов может быть достигнут в результате целенаправленных экспериментальных исследований спектра антиферромагнитных АФ флуктуации электронных спинов ионов меди.
В качестве основного экспериментального метода исследования в данной работе был выбран метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), как один из эффективных при изучении ігазкочастотной спиновой динамики в медь-кислородных слоях. Немаловажным преимуществом метода ЯМР является его локальная чувствительность. Комплексные ЯМР исследования на различных ядрах позволяют проследить за изменениями спиновой восприимчивости в центре и на границе зоны Бриллюэна медь-кислородного слоя, а также оценить значения пространствешшх и энергетических параметров спиновых флуктуации.
Чтобы выявить общие тенденции изменения магнитного и электронного состояний ВТСП купратов, необходимы исследования
ЯМР на серии образцов с разной концентрацией дырок. Такие исследования на таллиевых купратах, входящих в «лидирующую» группу ВТСП с ТС>100К до настоящего времени не проводились.
Цель данной работы состояла в том, чтобы на основе ЯМР/ЯКР исследований сверхпроводников Т^ВагСаСи^-б с различной степенью дырочного допирования выяснить особенности спиновых флуктуации, определить критические температуры изменения их режима и, оценив концентрации дырок в медь-кислородных слоях, проследить за изменением параметров спиновых флуктуации при переходе от слабодопированного к передопированному состоянию купрата.
Научную новизну диссертации составляют следующие положения:
-
Определены магнитные сверхтонкие поля на ядрах атомов меди и кислорода. Обнаружено, что с ростом кшщентрации дырок сверхтонкое поле на ядрах меди увеличивается, а на атомах кислорода остается постоянным.
-
Получены свидетельства, что признаки щелевого поведения спиновой восприимчивости при q=0 и q=(7i/a,7t/a) сохраняются в передопированном состоянии купрата Т12Ва2СаСи208.б.
3. Получены данные о градиентах электрического поля на атомах
в медь-кислородных слоях ТуВагСаСигОв-з и сделаны оценки
заселенностей орбиталей атомов Си и О. Выяснена тенденция
перераспределения дырочного заряда между орбиталями атомов
меди и кислорода в структурно эквивалентных плоскостях Си02
соединений Tl2Ba2CaCu208-5 и ТІгВагСагСизОю-зі
4. Установлено, что характерное для нормальной ферми-
жидкости произведение Корринги 7Ks2TiT=const выполняется лишь
в передопированном составе Tl2Ba2CaCu208-6. Для соединений с
концентрацией дырок nh
17Ks17T1T=const.
5. Впервые получены температурные зависимости магнитной
корреляционной длины и характерной энергии
антиферромагнитных спиновых флуктуации для соединений
Т12Ва2СаСи208-5 с различной концентрацией дырок в медь-кислородном слое.
6. Разработана и опробована методика измерения времени спин-
решеточной релаксации 17(Ti), стимулирующая
одноэкспоненциальный релаксационный процесс в спин-системе
ядер170.
Научпая и практическая цсппость. Изучение методами ЯМР сверхпроводящих оксидов позволило получить сведения об особенностях электронных спиновых возбуждений в плоскостях Cud- Полученные результаты могут быть использованы при анализе механизмов, приводящих к явлению высокотемпературной сверхпроводимости.
Достоверность полученных результатов обеспечивается физической корректностью постановки задачи, надежной аттестацией образцов, корректной обработкой экспериментальных данных, их воспроизводимостью и наглядной интерпретацией.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на различных конференциях и семинарах, в том числе на: Итоговой научной сессии Института физики металлов УрО РАН 1996 года, V-й Международной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости M2S-HTSC-V (1997, Пекин, Китай), Школе молодых ученых: «Актуальные проблемы магнитного резонанса в ВТСП» (1997, Казань), XXVII Международной зимней школе-симпозиуме физиков-теоретиков «Коуровка-98» (1998, Екатеринбург-Челябинск)
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в работах [1-7].
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, включающего 83 наименования.
