WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

29-ом Совещании по физике низких температур, (Казань, 1989); XXVII Конгрессе Ампера (Казань, 1994); 30-ом Совещании по физике низких температур (Дубна, 1994); Международных зимних школах физиковтеоретиков “Коуровка”( 28 – Кыштым, 1998; 29 - Кунгур, 2002; 30 –Кыштым, 2004, 31 – Кыштым, 2006, 32 – Верхнейвинск, 2008); Японской конференции по физике (Нагоя, 1998); 32-ом Совещании по физике низких температур (Казань, 2000); Международной конференции по физике магнитных материалов (Калькутта, 2000); Международном Евро-Азиатском симпозиуме по магнетизму (Екатеринбург, 2001); Международной конференции по магнито-резистивным материалам (Екатеринбург, 2001); Международном симпозиуме по магнетизму MISM (Москва, 2002); 33-ем Совещании по физике низких температур (Екатеринбург, 2003); Международном симпозиуме “Новые направления в физике” (Саппоро, Япония, 2003); Международном коллоквиуме Ампера по магнитному резонансу в сильно-коррелированных системах (Порторос, Словения, 2003); Международной конференции “ Наноскопические свойства твердых тел, исследуемые резонансными методиками” (Казань, 2004); Международном Евро-Азиатском симпозиуме по магнетизму (Красноярск, 2004); Международном симпозиуме по магнетизму MISM ( Москва, 2005); Международном рабочем совещании по магнитному резонансу в ВТСП (Дрезден, Германия, 2005); 9-ом, 10-ом и 11-ом Международных симпозиумах “Порядок, беспорядок и свойства оксидов (Лоо, 2006, 2007, 2008); 34-ом Совещании по физики низких температур (Лоо, 2006).

Кроме того, материалы диссертации были доложены на отчетных сессиях Института физики металлов УрО РАН (1998, 1999, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008). В 2008 году доложенная на сессии Института работа заняла первое место по направлению “Физика конденсированного состояния”.

Публикации Материалы диссертации изложены в 42 публикациях в журналах, включенных ВАК в “Перечень” ведущих рецензируемых журналов, и в сборниках трудов конференций. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем работы составляет 301 страницу, включая 104 иллюстрации, 11 таблиц и список цитируемой литературы из наименований.

Содержание работы Во введении обоснованы актуальность темы и выбор объектов исследования, сформулированы цели и задачи, а также основные положения, составляющие научную новизну и практическую значимость диссертации.

1. Структура и физические свойства высокотемпературных сверхпроводников В первой главе дан краткий обзор особенностей структуры и электронных свойств ВТСП соединений. Она включает в себя историческую справку, информацию об основных структурных классах ВТСП систем, их сверхпроводящих свойствах. Дан также обзор экспериментальных результатов, полученных локальными методиками, обсуждены основные теоретические модели для описания сверхпроводящих свойств этих систем.

2. Особенности структуры и физических свойств манганитов Вторая глава описывает структуру и магнитные свойства манганитов.

Она включает в себя описание кристаллической структуры оксидов на основе марганца, обсуждение особенностей фазовых диаграмм, а также обзор экспериментальных данных, свидетельствующих о наличии микроскопического фазового расслоения в любой точке фазовой диаграммы.

Представлены основные теоретические модели, описывающие физические свойства этих систем.

3. Методики исследований и образцы Третья глава кратко характеризует использованные методики исследования, здесь же описаны условия синтеза образцов. Основная часть этой главы посвящена современным особенностям метода ЯМР в изучении сильно-коррелированных оксидов. Дано описание импульсного спектрометра ЯМР, методик измерения времен релаксации. Рассмотрены границы применимости теории возмущений при анализе формы линии ЯМР. В предпоследней части главы описана установка по измерению магнитной восприимчивости методом Фарадея. В заключении приводится описание синтеза и характеристики исследуемых образцов.

В табл.1 перечислены составы, технологии получения, а также информация о том, где и кем были синтезированы образцы.

Таблица Состав Метод получения Авторы Поликристалл Твердофазный синтез Н.Е.Алексеевский, Tl2Ba2CuO6- (ТС =87 Е.Г.Николаев К) ИФП РАН, Москва Поликристаллы Твердофазный синтез, Л.Д.Шустов Tl2Ba2CaCu2O8- (ТС Изотопное обогащение РНЦ «Курчатовский =112 К, оптимально O институт», Москва допированный) Tl2Ba2Ca2Cu3O10- (ТС =117 К) Tl2Ba2CaCu2O8- (ТС Получены из оптималь=102 К, 104 K) но допированного образца с помощью термообработки Tl2Ba2Ca2Cu3O10- Твердофазный синтез А.И.Акимов (TC = 122 K, ИФТТ, Минск оптимально допированный) Tl2Ba2Ca2Cu3O10- Получен из оптимально (TC = 104 K) допированного образца c помощью термообработки Ва1-xKxBiO3 (x=0.3, Твердофазный синтез Ю.П.Русаков 0.4,0.5) МИСИС, Москва Для х=0.3, TC=28 K;

х=0.4, TC=28 K;

х=0.5, TC= Поликристаллы Твердофазный синтез ИХТТ УрО РАН Sr1-xLaxCuO2 (x=0, 0.07, при высоком давлении Дъячкова Т.В.

0.16), Кадырова Н.

Монокристаллы Зонная плавка с Муковский Я.М.

La0.9MnO3, радиационным МИСИС La0.85Sr0.15MnO3, La1- нагревом Балбашов А.М.

CexMn03 (x = 0.06, 0.1) МЭИ x LaMnO3+x (x=0, 0.09) Твердофазный синтез Кауль А.Р.

LaMn(O1-уFу)3 (у Горбенко О.Ю.

=0,06), МГУ (La0.25Pr0.75)0.7Ca0.3MnO3 Изотопное замещение O 18O сделано в РНЦ «Курчатовский институт» Шустовым Л.Д., Якубовским А.Ю.

SrMnO3 Твердофазный синтез Владимирова E. В., Сурат Л. Л., ИХТТ УрО РАН 4. ЯМР в дырочно-допированных ВТСП Четвертая глава посвящена результатам ЯМР исследования дырочнодопированных сверхпроводников.

Здесь приведены результаты исследования электронный структуры типичных дырочно-допированных сверхпроводников с разной степенью допирования двух классов : квази-двумерные слоистые перовскиты Tl2Ba2CanCun+1O6+2n и трехмерные кубические перовскиты Ba1-xКхBiO3.

Приведены результаты анализа спектров ЯМР Tl в Tl2Ba2CuO6, Tl2Ba2CaCu2O8, Tl2Ba2Ca2Cu3O10. Подробно рассмотрены особенности формы линии и поведения сдвига как в нормальном, так и в сверхпроводящем состояниях. Показано (рис.1), что во всех трех типах оксидов сдвиг линии Tl уменьшается при переходе в сверхпроводящее состояние (как будет показано дальше в тексте, также уменьшается сдвиг и на других ядрах в этих соединениях).

Рис. 1.

Температурная зависимость изотропного сдвига ЯМР, Kiso, 205Tl (основная позиция):

- Tl2Ba2CuO6, - Tl2Ba2CaCu2O8, - Tl2Ba2Ca2Cu3O10.

Таким образом, в этих сверхпроводниках реализуется синглетный тип спаривания.

Анализ поведения параметров ЯМР Cu в таллиевых купратах с тремя медными плоскостями Tl2Ba2Ca2Cu3O10 (Tl2223) и с разной степенью допирования показал, что форма спектров ЯМР 63Cu существенно отличается для неэквивалентных медных позиций в Тl2223 (Cu1, Cu2) (рис. 2), что связано с разными значениями сдвига и квадрупольной частоты для этих позиций. Обнаружено, что и температурная зависимость сдвига (и спиновой восприимчивости) также неодинакова в неэквивалентных медных плоскостях (рис.3).

Нелинейную температурную зависимость сдвига в нормальной области Рис. 2.

Характерные спектры ЯМР центрального перехода Cu в магнитном поле 8 Тл, при Т =295 К; а - Tl2Ba2CaCu2O8 (TС= 112 К), б -Tl2Ba2Ca2Cu3O(TC=117 K). Штриховой линией показана расчетная кривая.

температур связывают с открытием щели в спектре спиновых возбуждений вблизи границы зоны Бриллюена q = (/a, /a). Для оценки энергии щели Eg было использовано эмпирическое выражение, описывающее термически активированный процесс возбуждения спиновых степеней свободы в кристалле [15]:

Eg Ks = K0 1- tanh, (1) 2k T B где Eg – энергия щели, kB – постоянная Больцмана, Кs – спиновый вклад в сдвиг, К0 – максимальное значение спинового вклада (в области высоких температур). На рис. 3 данные по сдвигам ЯМР аппроксимированы сплошными линиями в соответствии с (1). Значения Eg приведены в табл. 2.

Рис. 3.

Температурная зависимость сдвига ЯМР Cu в Tl2Ba2Ca2Cu3O10- для ориентации оси кристаллитов с H, cllH с TC = 117 K (а), TC =104 K (б); – Cu1 позиции внешнего слоя CuO2, - Cuпозиции внутреннего слоя CuO2, – ориентация cllH Таблица 2. Значения энергии щели для купратов Tl2223 с разной степенью допирования Tl2223 (Tc =117 K) Tl2223 (Tc=123 Tl2223 (Tc=104 K) K) Cu1 Cu2 01 02 Cu1 Cu2 Cu1 Cu2 01(2) Eg, 195(15) 240(10) 140(5 170(5) 210 250 245 260 213(5) K (10) (10) (5) (5) В таблице 2 приведены также данные по анализу температурной зависимости сдвигов на ядрах кислорода 17О в исследуемых оксидах.

Наблюдается значительный разброс значений Eg. Тем не менее следует отметить четкую тенденцию - уменьшение энергии спиновой щели при росте концентрации дырок в плоскостях CuO2 исследуемых соединений.

Рис. 4.

Спектры ЯМР О образца Tlпри различных ориентациях оси c относительно внешнего магнитного поля.

Проанализирована зависимость сдвига линии ЯМР от степени допирования, рассмотрены особенности зарядового окружения.

Детальный анализ спектров ЯМР O (рис.4), полученных на ориентированных в магнитном поле поликристаллических образцах Tl2212, Tl2223 позволил идентифицировать все линии в спектрах, относящихся к неэквивалентным позициям кислорода, проанализировать их температурную зависимость.

На рис.5. представлены температурные зависимости величины (Т1Т)-при ориентации внешнего магнитного поля Hо||c и Hо c. Анизотропия скорости спин-решеточной релаксации ядер атомов Cu обусловлена анизотропией сверхтонкого поля, создаваемого почти локализованными электронами 3dx2-y2 орбитали. В области выше 160 К анизотропия тензора спин-решеточной релаксации (Т1-1)ab/(Т1-1)с, в пределах погрешности измерений не зависит от температуры и монотонно увеличивается при переходе к слабодопированному составу Tl2212. Температурные зависимости величины 63(Т1Т)-1 имеют характерный максимум при температурах выше Тс. В слабодопированном и оптимально допированном составах этот максимум Рис.5.

Температурная зависимость величины (Т1Т)-1в Tl2Ba2CaCu2O8-, g – слабодоH0c пированный состав(H0с); – оптимально допированный состав(H0с); n– передопированный состав (H0с); –слабодопированный 15 состав(H0||с); – оптимально H0||C допированный состав(H0||с) – передопированный состав (H0||с).

50 100 150 200 250 T,K наблюдается при температуре Т*=160(±10)K. Для состава с максимальным содержанием дырок в CuO2-слоях величина (Т1Т)-1 возрастает вплоть до Т*=120(± 10)K. В настоящее время установлено, что магнитная релаксация ядерного спина атомов меди, в основном, определяется вкладом флуктуаций коротковолновых спиновых возбуждений в медь-кислородных плоскостях.

Наличие этого максимума связывается с критической температурой Т*, при которой происходит смена динамического режима АФ спиновых флуктуаций атомов меди. Принято считать, что уменьшение величины (Т1Т)-1 в области Т<Т* обусловлено открытием щели в спектре антиферромагнитных спиновых -1/ T T, (sec.K) возбуждений в слое СuO2. Подобное поведение с более пологим максимумом, примерно в той же области температур, демонстрирует гауссов вклад в затухание спинового эха (T2g)-1.

Температурная зависимость величины (Т1Т)-1 (рис. 6) для всех исследуемых соединений подобна температурной зависимости сдвига Найта, Ks. Так для передопированного образца величина (Т1Т)-1, подобно Кs, незначительно уменьшается с понижением температуры. Для слабодопированного и оптимально допированного составов наблюдается более сильная температурная зависимость 17(Т1Т)-1 в области температур.

Рис. 6.

Температурная зави0.симость величины (Т1Т)-в Tl2Ba2CaCu2O8-, 0.25 - слабодопированный состав(H0||с); - оптимально допированный 0.H0||C состав(H0||с); - передопированный состав 0.(H0||с). Здесь T1 – время спин - решеточной 0.релаксации, измеренное на ядрах кислорода в СuO2 – плоскостях.

0.50 100 150 200 250 300 T,K нормального состояния. При переходе в сверхпроводящее состояние значение (Т1Т)-1 для всех исследуемых составов резко уменьшается.

Детальный анализ полученных ЯМР данных для сверхпроводящих оксидов Tl2212 в рамках модели почти антиферромагнитной Ферми-жидкости [17] позволил получить характеристики спектра антиферромагнитных спиновых флуктуаций (энергию Г и корреляционную длину (/а)) и построить обобщенную фазовую диаграмму для этой системы.

-1/ T T, (sec.K) В последней части главы 4 рассмотрены данные ЯМР К в кубических перовскитах без магнитных ионов в решетке КхBa1-xBiO3 (x=0.3, 0.4, 0.5).

Система КхBa1-xBiO3 значительно отличается от рассмотренных в предыдущих параграфах этой главы ВТСП систем. Во-первых, эти соединения не содержат магнитных ионов и, следовательно, все теоретические модели ВТСП, рассматривающие магнитные взаимодействия, как основную причину спаривания двух электронов, в данном случае неприменимы. Во-вторых, эта система характеризуется значительно меньшей плотностью электронных состояний на уровне Ферми (~0.1 (эВ ат)-1), и в рамках электрон-фононного взаимодействия объяснить наблюдаемые довольно высокие TС (до ~ 28 К, х =0.4) достаточно сложно. В отличие от ВТСП на основе меди эта система характеризуется более простой и симметричной структурой – кубической.

Спектры ЯМР К в Ba1-xKxBiO3 представляют собой узкие одиночные линии шириной порядка 3 кГц на половине высоты. Ширина линии не зависит от концентрации калия и незначительно возрастает при понижении температуры. Сдвиг линии равен нулю и не зависит ни от концентрации, ни от температуры.

Скорость спин-решеточной релаксации ведет себя немонотонно для всех исследуемых образцов (рис. 7). Показано, что подобное поведение с максимумом связано с флуктуациями градиента электрического поля (ГЭП) на ядрах калия. Из анализа температурных зависимостей Т1-1 выделены спиновый вклад, связанный с электронами проводимости, и вклад, обусловленный флуктуациями ГЭП. Из данных по спиновому вкладу сделаны оценки плотности электронных состояний на уровне Ферми (~0.2 (эВ ат)-1). Из решеточного вклада определена энергии активации ЕА (140-1200 К), которая растет при уменьшении концентрации калия (при переходе от металла к полу- Рис. 7.

Температурная зависимость скорости спин10 решеточной релаксации K, T1-1, для соединений Ba1-xKxBiO3: – x=0.3;

– x=0.4; - x =0.5.

0,100 200 T (K) проводниковому составу). Наиболее вероятная причина модуляции ГЭП на позициях калия – коллективные вращения кислородных октаэдров.

Возможность таких вращений в этих соединениях обсуждалась в ряде работ.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»