Кристалохімічна структура і електрична провідність ВТНП – купратів в умовах варіювання дефектного складу і впливу високоенергетичного опромінення (літературний огляд)

doi:10.26565/2222-5617-2019-30-6

Г. Я. Хаджай Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
Ю. В. Литвинов Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
Р. В. Вовк Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0002-9008-6252
Н. М. Завгородня Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
В. Ю. Гресь Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
К. А. Котвицька Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
І. М. Чурсіна Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
О. В. Боцула Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна
К. Г. Приходько Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна
С. М. Камчатна Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна

DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2019-30-6

Ключові слова: ВТНП-купрати, дефекти кристалічної решітки, електрична провідність, високоенергетичне опромінення

Анотація

В огляді розглянуті особливості кристалохімічної структури ВТНП  купратів і сучасні уявлення про природу їх електричної провідності. Проведено аналіз факторів, що впливають на електричні властивості ВТНП-купратів. Обговорено причини формування специфічних хімічних зв’язків між різними іонами, що призводять до утворення кластерів з негативних U – центрів у цій сполуці, а також експериментальні факти, що свідчать про тісний взаємозв`язок кристалохімічної структури метал – оксидних сполук і їх аномальної електричної провідності. З особливостями кисталохімічної структури монокристалічних зразків ВТНП – купратів, у свою чергу, пов’язана анізотропія їх фізичних властивостей, зокрема й анізотропія електропровідності. Дослідження впливу дефектів різної природи на електричну провідність в різних кристалографічних напрямках, в умовах варіювання температури є важливим джерелом експериментальних даних для побудови теоретичних моделей шаруватих ВТНП. Показано, що поряд зі ступенем відхилення від кисневої стехіометрії, ізовалентним і неізовалентним заміщенням, важливим методом модифікації електричних властивостей купратів є їх опромінення електронами високих енергій. З урахуванням сучасних уявлень про взаємодію високоенергетичного випромінювання з твердими тілами, розглянуто ймовірні механізми впливу високоенергетичного опромінення на їх електротранспортні характеристики. На основі експериментальних даних, наведених в літературних джерелах, оцінено ступінь впливу різних методів обробки ВТНП-купратів на їх електричну провідність. На підставі проведеного аналізу сформульовані умови вибору елементів для синтезу сполук, що характеризуються більш високою температурою переходу в надпровідний стан і виділені питання, які не отримали свого експериментального і теоретичного вирішення.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

J. G. Bednorz, K. A. Mueller, Z. Phys.,B64, p. 189, 1986.

M. K.Wu, J. R. Ashburn and all, Phys. Rev. Lett., v. 57,p. 908, 1987.

J. Bardeen, L. N. Cooper, J. R. Schrieffer, Phys. Rev.,v. 108, p. 1175, 1957.

B. Batlog, R. G. Cava and all, Phys. Rev. Lett., v. 58 p. 2333, 1987.

V. L. Ginzburg, E. G. Maksimov, Phys C, v. 235 – 240, p.193, 1994.

M. L. Cohen, S. A. Wolf, V. Z. Kresin, Novel Superconductivity, Plenum Press, London, p. 1095, 1987.

O. V. Abramov, O. M. Gradov, A. Yu. Kyrie, Physica Scripta, v. 46, p. 76, 1992.

O. V. Abramov, O. M. Gradov, A. Yu. Kyrie, Physica Scripta, v. 48, p. 620, 1993/

K. B. Micen, O. M. Ivanenko, JETF t. 118, s. 666, 2000.

K. B. Micen, O. M. Ivanenko, UFN, t. 1744, № 5, s. 545, 2004.

R. Evans, Vvedenie v kristallohimiju, 1948, s. 367.

K. Yvon, M. Francois, Z. Phys., v. 76, p. 413, 1989.

M. Weller, H. Jaeger, G. Kaiser, K. Schulze, Phys. C, v. 162, p. 953, 1989.

H. Jaeger, S. Hofman, G. Kaiser, G. Petzow, Phys. C, v.153, p. 133, 1988.

Yu. I. Boyko, V. V. Bogdanov, R. V. Vovk, G. Ya. Khadzhai, S. V. Savich, Low Temperature Physic, v. 44, № 1, p. 63, 2018.

G. Fuchs, A. Gladun and all, Journ. of the Less – Common Metals, v. 151, p.103, 1989.

S. Sadewasser, J.S. Schilling, A.P. Paulicas, B.M. Veal // Phys. Rev. B. -2000. -V.61, №1. -Р.741-749.

M. A. Obolenskii, A. V. Bondarenko, R. V. Vovk, and A. A. Prodan, Low Temp. Phys. 23, 882 (1997).

H.A.Borges and M.A.Continentino, Solid State Commun. 80, 197 (1991).

A. Chroneos, I.L. Goulatis, R.V. Vovk, Acta Chim. Sloven. 54, 179 (2007)

L.Mendonca Ferreira et al., Phys. Rev. B 69, 212505 (2004).

R. V. Vovk, M. A. Obolenskii, A. A. Zavgorodniy, I. L. Goulatis, and A. I. Chroneos, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, 858 (2009).

M. V. Sadovskii, I. A. Nekrasov, E. Z. Kuchinskii, Th. Pruschke, and V. I. Anisimov, Phys. Rev. B 72, 155105 (2005).

Ruslan V. Vovk, Georgij Ya. Khadzhai, Oleksandr V. Dobrovolskiy / Appl. Phys. A.

Akhavan, Physica B 321(1{4), 265 (2002).

R. V. Vovk, G.Ya. Khadzhai, I. L. Goulatis, A. Chroneos / Physica B: V. 436, (2014), P.P. 88–90.

A. L. Solovjov, M. A. Tkachenko, R. V. Vovk, and A. Chroneos // Physica C 501 (2014) p. 24-31.

R. V. Vovk, Z. F. Nazyrov, I. L. Goulatis, A. Chroneos // Journal of Materials Science: Materials in Electronics (2013) Volume 24, Issue 4, pp 1146-1149.

E. Babaev, H. Kleinert, Phys. Rev. B 59, 12083 (1999)

R. V. Vovk, A. A. Zavgorodniy, M. A. Obolenskii, I. L. Goulatis, A. Chroneos and V. M. Pinto Simoes // Modern Physics Letters B (MPLB) V.24, Issue: 22 (2010) P. 2295-2301

P.W.Anderson, Phys. Rev. Lett. 67, 2092 (1991).

R.V. Vovk, N.R. Vovk, O.V. Shekhovtsov, I.L. Goulatis and A. Chroneos. Supercond. Sci. Technol. 26 (2013) 085017.

R. V. Vovk, Z. F. Nazyrov, I. L. Goulatis, A. Chroneos / Physica C 485 (2013) p. 89-91.

K. Widdera, D. Bernera, H.P. Geserich, a, W. Widderb, H.F. Braunb // Physica C Volume 251, Issues 3–4 (1995), Pages 274–278.

Vovk R.V., Vovk N.R., Samoilov A.V., Goulatis I.L., Chroneos A. / Solid State Communications 170 6-9 (2013).

R. V. Vovk, G.Ya. Khadzhai, Z. F. Nazyrov, I. L. Goulatis, A. Chroneos, Physica B 407, 4470 (2012).

D.M. Ginsberg (ed.), Physical properties high temperature superconductors I. (Word Scientic, Singapore, 1989)

Vovk R.V., Nazyrov Z.F., Obolenskii M.A., Goulatis I.L., Chroneos A., Pinto Simoes V.M. / Philosophical Magazine, 91 (17), 2291 (2011).

Vovk R.V., Obolenskii M.A., Nazyrov Z.F., Goulatis I.L., Chroneos A. and Pinto Simoes V.M. J. Mater. Sci. - Mater. Electron. 2012, 23 1255–1259. ISSN 0957-4522

J. Ashkenazi, J. Supercond. Nov. Magn. 24, 1281 (2011)

R.V. Vovk, N.R. Vovk, G.Ya. Khadzhai, I.L. Goulatis, A. Chroneos / Solid State Communications, Volume 190, July 2014, Pages 18–22 (2014)

Collin G., Albouy P.A., Monod P., and Ribault M. / J. Phys. France 51 (1990) 1163-1177

Fisher, B.; Genossar, J.; Patlagan, L.; and Ashkenazi, J., "Resistivity and Thermoelectric-Power Measurements of PrxY1–xBa2Cu3O7– up to 1200 K and an Electronic-Structure Analysis" (1991). Physics Articles and Papers. Paper 39.

Vovk R.V., Obolenskii M.A., Zavgorodniy A.A., Nazyrov Z.F., Goulatis I.L., Kruglyak V.V., Chroneos A. / Modern Physics Letters B (MPLB) V. 25 (27), p. 2131-2136 (2011)

Duran C., Gammel P.L., Wolfe R. / Nature 357 (1992) 474.

Bondarenko A.V., Shklovskij V.A., Vovk R.V., Obolenskii M.A., Prodan A.A. / Low Temperature Physics (1997). 23 (12), pp. 962-967.

Blatter G., Feigel’man M.V., Geshkenbein V.B., Larkin A.I., Vinokur V.M. / Rev. Mod. Phys. 66 (1994) 1125

L. F. Rybalchenko, I.K. Janson, R. L.Bobrov I dr. / FNT, 16, № 1 (1990) 58

Abrikosov A.A., Gorkov L. P. JETF, 39 (1960), 1781

Kebede, C.S. Jee, J. Schwegler, J.E. Crow, T. Mihalisin, G.H. Myer, R.E. Salomon, and P. Schlottmann, M.V. Kuric, S.H. Bloom, and R.P. Guertin. / Phys. Rev. B 40, № 7, 4453–4462 (1989)

Sadovskij M. V., Posajennikova A. I. Pisma v JETF, 65, 258 (1997)

Takita K., Katoh H., Akinaga H., Nishino M., Ishigaki Т., Asano H. Jap. J. Appl. Phys. 27, 1, L57 (1988)

Colquitt L. J. Appl. Phys. 36, 2454 (1965).

Aslamazov L.G. and Larkin A.I. Phys. Lett. 26А, 238 (1968).

Larkin A., Varlamov A. Theory of fluctuations in superconductors. Oxford University Press, USA (2009). 496 p.

Aisaka T. and Shimizu M.J. Phys. Soc. Jpn. 28, 646 (1970).

Juravskij E. A. Nemchenko V.F. Kineticheskije svojstva i elektronnaja struktura faz vnedrenija, Naukova dumka, Kiev (1989).

Leridon B., Défossez A., Dumont J., Lesueur J., Contour J.P. Phys. Rev. Lett. 87, 197007-1 (2001).

Alekseevskij N. E., Gusev A. V., Devjatyh G. G., Kabanov A. V. i dr. Pisma v JETF, 47, 139 (1988).

Vonsovskiy S. V., Izumov Y. A., Kurmajev E. Z. Sverhprovodimost perehodnyh metallov, ih splavov i sojedinenij. Nauka, Moskva (1977).

B. Oh, K. Char, A.D. Kent, M. Naito et. al. Phys. Rev. B 37, 7861 (1988).

T.A. Friedmann, J.P. Rice, Jon Giapintzakis, and D.M.Ginsberg. Phys. Rev. B 39, 4258 (1989).

M. Sarikaya, R. Kikuchi, Physica C 152 (2), 161 (1988).

R.V. Vovk, G.Ya. Khadzhai, O.V. Dobrovolskiy, Appl. Phys. A, 117, 997 (2014).

R.V. Vovk, G.Ya. Khadzhai, O.V. Dobrovolskiy, Physica B 451, 84 (2014).

R.V. Vovk, N.R. Vovk, G.Ya. Khadzhai, Oleksandr V. Dobrovolskiy, Z.F. Nazyrov / Effect of defects on the basal-plane resistivity of YBa2Cu3O7– and Y1-yPryBa2Cu3O7– single crystals // Journal of Materials Science: Materials in Electronics (2015) 26: PP. 1435 - 1440 DOI 10.1007/s10854-014-2558-y

M.A.Obolenskii, R.V.Vovk, A.V.Bondarenko, and N.N.Chebotaev /Localization effects and pseudogap state in YBa2Cu3O7- single crystals with different oxygen content.// Low Temp. Phys., v.32, №6, p.746-752 (2006).

R. Smith, Semiconductors. Mir, Moscow, (1982)

V.A. Larkin A. Varlamov. Theory of fluctuations in superconductors, Oxford University Press, USA (2009).

V.N. Zverev, D.V. Shovkun, I.G. Naumenko, Pisma Zh. Exp. Theor. Phys. 68, 309 (1998).

M. Z. Meilihov, JETP Lett. 88, 819 (1999).

Stritzkez B., Zander W., Dworschak F., Poppe U., Fisher K. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1988. V. 99. 491.

Kirk M. A., Baker M. C., Liu J. Z., Lam D. J., Weber H. W. High-Tc Superconductors / Ed. H. W. Weber. Plenum Publishing Corporotion, 1988. P. 59.

Summers G. P., Chrisey D. B., Maisch W. G., Stauss G. H., Burke E. A., Nastasi M., Tesmer J. R. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1989. V. 36. N 6, P. 1840.

Marwick A. D., Clark G. J., Yee D. S., Laibowitz R. B., Coleman G., Cuomo J. J. // Phys. Rev. B. 1989. V. 39. N 13. P. 9061.

Renk K. F., Betz J., Schutzman J., Pruckl A., Brunner B., Lengferner H. // Appl. Phys. Lett. V. 57. N 20. P. 2148.

Meyer O., Geerk J., Kroener T., Li Q., Linker G., Strehlau B., Xi X. X. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1990. V. 157. P. 493.

Watanabe H., Kabius B., Urban K., Roas B., Klaumunzer S., Saemann-Ischenko G. // Physica C. 1991. V. 179. N 1. P. 75.

Chu W.-K., Liu J. R., Zhang Z. H. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. V. 59/60. P. 1447.

Basu S. N., Mitchell T. N., Nastasi M. // J. Appl. Phys. 1991. V. 69. N 5. P. 3167.

Sauerzopf F. M., Wiesinger H. P., Weber H. W. // Supercond. Sci. Technol. 1992. V. 5. N 2. P. 105.

Frishherz M. C., Kirk M. A., Zhang G. P., Weber H. W. // Phil. Mag. A. 1993. V. 67. N 6. P. 1347.

Sauerzopf F. M., Wiesinger H. P., Kritcha W., Weber H. W., Frischherz M. C., Gerstenberg H. // Cryogenics 1993. V. 33. N 1. P. 8.

Baetzold R. C. // Phys. Rev. B. 1990. V. 42. N 1. P. 56.

Fiory A. T., Gurvitch M., Cava R. J., Espinosa C. P. // Phys. Rev. B. 1987. V. 36. N 13. P. 7262.

Cava R. J., Battlog B., Chen C. H., Rietman E. A., Zahurak S. M., Werder D. // Phys. Rev. B. 1987. V. 36. N 10. P. 5719.

Jorgensen J. D., Veal B. W., Paulikas A. P., Nowicki L. J., Crabtree G. W., Claus H., Kwok W. K. // Phys. Rev. B. 1990. V. 41. N 4. P. 1863.

Veal B. W., Paulikas A. P. // Physica C. 1991. V. 184. N 4. P. 321.

Poulsen H. V., Andersen N. H., Andersen J. V., Bohr H., Mouritsen O. G. // Nature. 1991. V. 349. N 6310. P. 594.

Klinger M. I. // Phys. Lett. A. 1990. V. 151. N 3/4. P. 181.

Hauck J. Phase relations in pseudobinary Ba2MCu3O6.5 + x(M=Y,Gd) / J. Hauck, K. Bickmann, F. Zucht // J. Mater. Research. – 1987. – V. 2, № 6. –Р. 762-764.

Bondarenko A. V. Sintez monokristallov VTSP na osnove ittrija. / Bondarenko A. V., Verkin B. I., Zubareva M. O., Obolenskij M. A. // Preprint FTINT AN USSR. – 1988. – № 41. – S. 12.

Reyers R. The Structure of YBа2Cu3O7– and its Derivatives / R. Reyers, T.M. Show // Sol. St. Physics. – 1989. – V. 42. – Р. 150-151.

M. A. Obolenskij, A. V. Bondarenko, M. O. Zubareva, FNT, т.15, №5, s.1152-1159 (1989).

Mitkevich V. V. Struktura i sverhprovodyassije svojstva monodomennogo kristalla YBaCuO / V. V. Mitkevich, S. A. Vasilchenko, A. V. Bondarenko, M. A. Obolenskij // FNT. – 1990. – Т. 16, № 1. – S. 117-119.

Schleger P. Thermodynamics of oxygen in YBa2Cu3Ox between 450oC and 650oC / P. Schleger, W.N. Hardy, B.X. Yang // Physica C. – 1991. –V. 176. – Р. 261-273.

Hong D.J.L. Effect of the temperature annealing on the oxygen content in YBа2Cu3O7–δ superconductor / D.J.L. Hong, D.M. Smith // J. Am. Ceram. Soc. – 1991. – V. 74, № 5. – P. 1751-1759.

Akhavan M. Angular dependence of switching field of magnetic recording particles / M. Akhavan, A. Sebt // Physica B. – 2002. – V. 321, № 1-4. –P. 120-123.

R. V. Vovk, A. l. Solovjov / Elektrotransport i pseudossel v VTSP – sojedinenijah sistemy 1-2-3 v uslovijah vsestoronnego sjatija // (Obzor) FNT (2018) т.44, №2, s.111-153.

S.I. Bondarenko et al. / Low Temperature Physics 43, 1125 (2017).