Введение к работе
Актуальность теми. После открытия в 1986 г. высокотемпературной сверхпроводимости, во вс5м мире начались интенсивные исследования высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и родствешшх им соединения. Несмотря на большое количество исследований, остается не до конца ясным влияние на сверхпроводимость кристаллических дислокаций, двойников, наличия в образцах сопутствующих носверхпроводя-щих фаз, вносящих вклад в свойства неодиофазшх сверхпроводников„
Одной из систем, относящихся к ВТСП, является натриевая система YBa2Cu^0„_x. Монокристаллические образцы этих соединений, имеющие, как правило, развитую двойниковую структуру, представляют большой исследовательский интерес. Потребность в работе с большим количеством таких образцов и эксперименты с образцами, качестве которых нужно быстро и многократно или непрерывно проверять делают весьма актуальным нахождение и разработку экспрессного и простого метода, позволяющего осуществлять контроль и отбраковку большого количества образцов или непрерывного контроля одного образца.
Важным также является изучение сопутствующих фаз, возникающих в той же фазовой системе, что и сам сверхпроводник R3a,Cu,0.,_x„ Интерес к сопутствующим фазам вызван несколькими причинами» Во-первых, они являются стабильными соединениями, возникающими при синтезе вместе с ВТСП, и их свойства нужно знать чтобы отделить их от свойств ВТСП при исследовании последних. Во-вторых, исследование свойств соединений, хотя и не сверхпроводящих, но родственных сверхпроводникам важно, так как они имеют много общего с ВТСП в структуре, химическом составе и некоторых физических свойствах. Согласно многочисленным исследованиям, в новых ВТСП тесно связаны антиферромагнетизм и сверхпроводимость. Уже предлагались механизмы высокотемпературной сверхпроводимости, в которых магнитные взаимодействия играют определяющую роль. Однако, здесь имеются некоторые трудности и многое ещё остается неясным. В связи с этим, детальне изучаются магнитные свойства как самих сверхпроводников,, так и родственных им соединений. Сравнение свойств тех и других может помочь понять механизм сверхпроводимости в ВТСП и определить направление поисков новых сверхпроводников с более высокими температурами перехода. Кроме того, купрзты HgCUgCL и Ї^ВаСиО^, содержащие две магнитные подсистемы - медную и редкоземельную, как магнетики интересны и сами по себе.
Среди методов исследования свойств веществ оптические методи яь-'.лктся весьма мощными, и, в ряде случаев, дают информация, не;;о-
ступную другим методам. Данная работа посвящена оптическим исследованиям свойств ВГСП и сопутствующих им соединений.
ШШ> работы состояла в исследовании свойств ВТСП к сопутствующих им фаз с помощью оптических методов, а такке в развитии самих этих методов,, При этом решались следующие главные задачи:
-
а) изучение двойниковой структуры монокристаллов YBa2Cu307_x методом поляризационно-оптической микроскопии; 0) расширение этого метода и разработка новой методики для случая образцов с шириной двойниковых доменов меньше длины волны света X", в) наблюдение с помощью этой новой методики с целью aS апробации фазового перехода в монокристаллах из ромбической в тетрагональную фазу при нагреве.
-
а) исследование свойств сопутствующих несверхпроводящих фаз RgCUgO,. и FtjBaCuOc методом редкоземельного зонда R3f с применением оптической фурьо-спектроскогош высокого разрешения; 0) исследование магнитного упорядочения и спин-переориентащкжных фазовых переходов в них. ігри низких температурах; в) изучение ішзкоразм&рного магнетизма в этих соединениях; г) разработка и апробация на купра-тах RjGUgOc и PwjBaCuOc- метода В?+ спектроскопического зонда для изучения магнитной структури медной подсистемы.
НМчная новизна и результаты, шносише на защиту.
-
В диссертации предложен и апробирован новый поляризациошю-оптический метод определения ромбической фазы в монокристаллах УВа2Сц30„_х„ имеющий ряд преимуществ перед общепринятым методом и позволяющий наблюдать двойники с шириной < X. Для монокристаллов ромбической фазы в скрещенных поляроидах при ориентации осей поляроидов в направлении осей а,Ъ кристалла, наблюдается картина "контрастных фигур", обусловленная поляризующим действием системы узких двойниковых доменов и междшйниковых границ.
-
Впервые исследованы оптические спектры редкоземельных <РЗ) ионов в ряду соединений RgCUgOc и R^BaCuOc. По ним впервые зарегистрированы фазовые перехода: спин-переориентация в RgBaCuO^ с R - LutYb,Er„ магнитное упорядочение в NdgBaCuOc. Показано, что осо-бешюсти в температурных зависимостях теплоёмкости и магнитной восприимчивости для Er2BaCu05, YbgBaCuO,- ошибочно приписывались фазовым переходам, и объяснено их происхождение.
3} Показано, что вид спектра Ег3+ зонда в магнитоупорядоченном состоіініш R^GiigOc зависит от магнитной структуры меди. На основе этого разработан и апробирован метод и-5* спектроскопического зонда для идентификации и изучения магнитной структуры в ряду изострук-турннх соединений. Метод применЗд к серии соединений RpBaCuO,-.
-
Обнаружено, что в ряду купратов lUCUpO, с одинаковой магнитной структурой меди в упорядоченном состоянии (ферромагнитные CuO плоскости, связаннио антиферромагнктно) расщепления спектральных литій Ег3+ зонда отличны от нуля виню одной и той же температури около 90 К (что много больше Т ). Показано, что эта температура соответствует установлению двумерных корреляций в CuO плоскостях.
-
При исследовании спектра Ег3+ зонда в двух существенно неэквивалентных позициях структури FLBaCuO, удалось наблюдать поэтапное установление магнитных корреляций при понижении температуры в соединениях с R=Er,Ho,Dy,Gd: сначала в цепочках, затем трехмерных.
Практическая ценность. Предложенный в работе простой,, экспрессный поляризационно-оптический метод определения ромбической фазы в монокристаллах ВТСГ1 может широко применяться па практике для, контроля качества образцов с шириной двойниковых доменов меньше .4.
Работа показала что спектральные дашше можно эффективно использовать при виборе между несколькими магнитным структурамиv равновероятными с точки зрения неЯтроных данных.
Найденные в работе положения нижайших штарковских подуровней основных ионов R-'+ в RgCUpOc и R2BaCu05 могут бить использованы для расчёта магнитных, тепловых и других свойств этих 'соединений.
Полученный в работе опыт в исследовании низкоразмеркого магнетизма RgCUgOc и RgBaCuCv может бить полезен при исследовании низкоразмерных свойств других магкетикоз.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на II Международной Школе по Возбужденным Состояниям Переходных Элементов (ESTE, Польша, 1991); на 8-ой международной конференции по фурье-спектроскогши (FTS, Германия,, 1991); на конференции, посвященной 25-летию ЙСАН с участием учбинх из других, стран (Троицк, 1993); на семинарах и конкурсных конференциях ИСАИ. Работы по теме, диссертации были премированы на трх конкурсах научных работ среди молодых учёных ИСАИ.
Публикации. Основные'результаты диссертации опубликованы в девяти работах, список которых приведён в конце автореферата.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Полный объ5м диссертации 157 страниц, рисунков 54. Список литературы содержит 105 ниамянезатл.
