Влияние давления, облучения, примесей, внешних полей на ВТСП. Кристаллическая

структура

2.7. Структура ВТСП

Структура ВТСП Как 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)

2

.

Структура ВТСП Критическая температура растет примерно на 40 градусов с

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 ВАХ3

.

Структура ВТСП

4

.

Плоскости двойникования

5

.

Фазовые диаграммы ВТСП Фазовые диаграммы ВТСП:

6

.

YBa2Cu3O7+δ 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 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 нелинейна9

.

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

.