Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к исследованиям высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) определяется в первую очередь перспективностью их использования в различных областях науки и техники. Интенсивные экспериментальные исследования ВТСП показали исключительную физико-химическую сложность этих соединений. Оказалось, в частности, что физические свойства всех известных классов ВТСП чрезвычайно чувствительны к отклонению от стехиометрического состава, в особенности за счет допирования их двухвалентными металлическими элементами или за счет вакансий по кислороду.
В то же время уже на ранних этапах исследования ВТСП были открыты их замечательные магнитные свойства. Это - антиферромагнитное упорядочение в медной подрешетке вблизи составов, при которых возникает сверхпроводимость, сильные флуктуации магнитного параметра порядка при температурах выше точки Нееля или при составах, где дальнего магнитного порядка нет. Вместе с тем необходимо отметить, что исследования критических свойств ВТСП вблизи Tn немногочисленны, а их результаты противоречивы. Особенно это касается соединений на базе купрата лантана.
Методы ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) в силу своей высокой чувствительности к локальному окружению квадрупольных ядер, являются одними из самых информативных при изучении магнитных свойств ВТСП. В этом смысле, исследования магнетизма систем на базе купрата лантана методом ЯКР 139La представляются весьма актуальными. Целью настоящей работы является использование метода ЯКР U9La для систематического исследования магнитных свойств соединений на базе купрата лантана в зависимости от: содержания лантана, содержания немагнитных примесей (Zn), содержания магнитных примесей (Ni); анализ особенностей разрушения и/или изменения магнитного порядка в этих соединениях.
Научная новизна. В данной работе впервые проведено систематическое исследование методом ЯКР 139La магнетизма ВТСП соединений допированных как магнитными (Ni), так и немагнитными примесями (Zn), а также соединений с нестехиометрией по лантану, что позволило получить ряд новых результатов.
1. Проведенные исследования соединений с нестехиометрией по лантану La2-sCu04+5 с -0.1< х < 0.3 показали, что характер зависимостей температуры Нееля и скорости ядерной спин - решеточной релаксации от
величины х определяется в первую очередь соотношением между образующимися в этих соединениях подвижными зарядовыми дефектами О" и дефектами в медной подрешетке
2. На основе результатов исследования температурного поведения скорости
ядерной спин-решеточной релаксации в соединении Lai.gCuC^+s в области
фазового перехода определена константа обменного взаимодействия J ~
1160К.
3. На основе проведенных концентрационных и температурных
исследований ЯКР спектров и релаксации в соединениях типа
La2CubxZnx04 выявлена специфика образующихся при допировании цинком
магнитных дефектов.
4. Впервые проведены ЯКР исследования фазового перехода АФМ - ПМ в
соединении La2Cuo.9Zno.iC>4+6, которые, в частности, показали, что данный
фазовый переход начинается разрывом межплоскостных связей, и
образованием промежуточной магнитной фазы.
5. Впервые проведены исследования концентрационных зависимостей
параметров ЯКР спектров в соединениях La2Cui.xNis04 (х=0.0 - 0.08).
Обнаружена новая магнитная фаза при концентрациях Ni > 5%. Определены
параметры внутренних локальных магнитных полей на ядрах La в данной
магнитной фазе.
Практическая ценность работы заключается в том, что продемонстрирована уникальность метода ЯКР для исследования магнитных свойств ВТСП соединений на базе купрата лантана. Кроме того, вся совокупность ЯКР методов, использованных в диссертации для изучения особенностей магнитного упорядочения и анализ экспериментальных результатов представляют собой дальнейшее развитие применения радиоспектроскопических методик к проблеме изученш магнетизма и фазовых переходов. С другой стороны, возможность использования результатов диссертации определяется тем научным и практическим интересом, который вызывают избранные в диссертации обьекты исследования - ВТСП.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены т III Всесоюзном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1991), IV Совещании по ядерно-спектроскопическил. исследованиям сверхтонких взаимодействий, (Ужгород, 1991), ХГ Всесоюзной школе - симпозиуме по магнитному резонансу (Пермь, 1991) XXIX Совещании по физике низких температур (Казань, 1992), Ж Международном Симпозиуме по ЯКР (Zurich, 1993), 4 Совещании ш ядерно-спектроскопическим исследованиям (Ужгород, 1993), XXVI
Конгрессе Ампера (Казань, 1994), XIV Международном Симпозиуме по Ядерным Квадрупольным Взаимодействиям (Пиза, 1997). Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка. Список цитируемой литературы включает 112 наименований.