2_07

2.7. Структура ВТСП
Влияние давления, облучения, примесей,
внешних полей на ВТСП. Кристаллическая
структура
Структура ВТСП
.
 Как
2
показали рентгеноструктурные и
нейтронографические исследования, а
также
электронная
микроскопия,
представители
основных
семейств
металлооксидных
сверхпроводников
имеют перовскитоподобную структуру (т.е.
элементарную ячейку, подобную ячейке
перовскита – соединения K2NiF4). Типично
перовскитная ячейка – у соединения 2-1-4
(La2-x(Sr/Ba/Ca)xCuO4). Она представляет
составную кубическую ОЦК-подобную
структуру, образуемую в углах и в центре
атомами меди, в ребрах и гранях –
кислородными атомами, а в центрах
крайних кубиков и на гранях – атомами
лантана
(либо
замещение:
барий/стронций)
Структура ВТСП
.
 Критическая температура растет примерно на 40 градусов с
3
добавлением каждой медь-кислородной плоскости
 Это, а также отмечаемое во всех экспериментах ярко выраженное
увеличение проводящих и сверхпроводящих свойств вдоль этих
плоскостей, свидетельствует в пользу двумерного варианта
сверхпроводимости в ВТСП
 Наиболее ярко слоистая структура выражена в висмутовом ВТСП
 Наличие ориентированных цепочек O-Cu-O-Cu... в соединении 1-2-3
приводит к специфическим протяженным дефектам структуры –
плоскостям двойникования. Они представляют собой плоскости,
разграничивающие две соседние области с перпендикулярной друг
другу ориентацией цепочек, и оказывают существенное значение
на механические и сверхпроводящие свойства ВТСП. В частности,
полагают, что они ответственны за особенности зацепления
вихревых нитей в смешанном состоянии (пиннинг), температурные
и др. зависимости критического тока и ВАХ
Структура ВТСП
.
4
Плоскости двойникования
.
5
Фазовые диаграммы ВТСП
.
 Фазовые диаграммы ВТСП:
YBa2Cu3O7+δ
6
La2–xBaxCuO4
Химическая связь в ВТСП
.
 Химическая связь в оксидных ВТСП – типичная ионно-ковалентная
 Состояние
и свойства купратных плоскостей определяются
валентными состояниями ионов меди и кислорода, которые, в
свою очередь, зависят от присутствия других элементов структуры –
интекалирующих слоев переменного состава (их называют
спейсерами) La-O, Ba-O, Tl-O и т.д.
7
Влияние давления на ВТСП
.
 В основном критическая температура дырочных ВТСП возрастает с
давлением
 Имеются
исключения.
Например,
дырочно-допированные
(Y1–xPrx)Ba2Cu3O7– и Tl2Can–1Ba2CunO2n+4–δ соединения показывают
отрицательные значения производной критической температуры
по давлению
8
Влияние примесей на ВТСП
.
 Экспериментальные





9
данные позволяют сделать обобщающие
выводы по влиянию примесей замещения на ВТСП:
1. Немагнитные и магнитные примеси оказывают примерно
одинаковое влияние на деградацию сверхпроводящих свойств
ВТСП в случае их расположения на плоскости CuO2
2. При замещении Cu наиболее существенным является позиция Cu
(2) в плоскости CuO2
3. При замещении O также существенной является позиция
кислорода в плоскостях CuO2
4. Критические значения концентрации примесей у электронных
ВТСП в 3-6 раз ниже, чем у дырочных
5. Зависимость критической температуры у магнитных и
немагнитных примесей обычно линейна, и лишь при наличии
нескольких неэквивалентных позиций примеси может быть
нелинейна
Влияние примесей на ВТСП
.
 6. Эффективный магнитный момент на медных узлах растет с
введением магнитных примесей и падает в случае немагнитных
замещений
 7. Концентрация носителей в плоскости CuO2 не зависит от
внесения примесей в эту же плоскость, и все наблюдаемые
изменения связаны с перераспределением примесей между
плоскостью и цепочками Cu-O
10