СТРУКТУРНА РЕЛАКСАЦІЯ І ДИФУЗІЯ ЛАБІЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ В НЕСТЕХІОМЕТРИЧНИХ КУПРАТАХ ReBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) І СУПУТНІХ ОКСИДАХ (огляд)

  • Л. О. Пащенко Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0009-0006-3620-2749
  • А. О. Комісаров Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна
  • О. Ю. Врагов Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0009-0006-0913-9035
  • В. О. Ковригин Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна
  • В. В. Сайнчин Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна
  • Г. Я. Хаджай Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-1257-8702
  • Р. В. Вовк https://orcid.org/0000-0002-9008-6252
DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2023-40-01
Ключові слова: монокристали ReBa2Cu3O7-δ, відпалювання, структурна релаксація, лабільний кисень, псевдощілинна аномалія, перехід метал-діелектрик, супутні оксиди

Анотація

У роботі досліджено вплив відпалювання при кімнатній температурі на електроопір у базовій ab-площині ρ(Т) монокристалів ReBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) з нестачею кисню. Встановлено, що зниження вмісту кисню в матеріалі викликає фазову сегрегацію, що супроводжується дифузією лабільної компоненти та структурною релаксацією в об’ємі зразків, що підтверджує ключову роль кисневого дефіциту у визначенні структурних та електрофізичних властивостей цих матеріалів.

Відпалювання монокристалів ReBa2Cu3O7-δ при кімнатній температурі за умов різного дефіциту кисню приводить до розширення інтервалу лінійної залежності ρ(Т) і звуження температурної ділянки, де реалізується псевдощілинний (ПЩ) режим. Це підкреслює важливість кисневої концентрації у формуванні електронної структури матеріалу. Надлишкова провідність підкоряється експоненціальній температурній залежності в широкому інтервалі температур, що свідчить про наявність нелінійних ефектів. Температурна залежність псевдощілини добре описується в рамках теорії кросовера БКШ-БЕК, що підтверджує існування переходу між двома режимами поведінки в матеріалі.

Заміна ітрію на гольмій (Re = Ho) впливає на розподіл заряду в CuO-площинах, що приводить до розупорядкування в кисневій підсистемі. Це викликає зміни в електронній структурі, які проявляються зміщенням температурних ділянок, що відповідають переходам виду метал-діелектрик та реалізації псевдощілинної аномалії. Таким чином, результати дослідження демонструють, що контроль кисневого вмісту та хімічного складу монокристалів ReBa2Cu3O7-δ є ефективним інструментом для управління їх електрофізичними властивостями.

Отримані значення короткодіючих міжатомних потенціалів також можуть бути використані для систематичного дослідження комплексної поведінки та хімії дефектів у цих матеріалах на атомному рівні. Використання техніки моделювання взаємодії кристалічної ґратки, так званої «atomic scale techniques», дозволяє не тільки успішно визначати емпіричні шляхи поліпшення фізико-технічних параметрів різних рідкісноземельних оксидів (РЗО), але і перевіряти адекватність численних теоретичних досліджень, що проводяться  останнім часом.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. B. P. Stojkovic, D. Pines. Phys. Rev. B, 55, 13, 8567 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.8576
2. В. Н. Зверев, Д. В. Шовкун. Письма в ЖЭТФ, 72, 2, 103 (2000).
3. В. Я. Сухаревский, И. В. Жихарев, С. И. Хохлова и др. Препринт, ДонФТИ, 91 (1990).
4. А. А. Мамалуй, Л. С. Палатник, К. В. Беднов, М. А. Оболенський, А. В. Бондаренко. ФНТ, 19, 11, 1180 (1993).
5. M. A. Obolenskii, R. V. Vovk, A. V. Bondarenko, N. N. Chebotaev. Low Temp. Phys., 32, 571 (2006). http://dx.doi.org/10.1063/1.2215373
6. K. Mitsen, O. Ivanenko. J. Exp. Theor. Phys., 100, 1082 (2005). https://doi.org/10.1134/1.1995792
7. I. A. Chaban. Phys. Solid State Phys., 5, 769 (2008). https://doi.org/10.1134/S1063783408050016
8. A. A. Abrikosov. Phys. Rev. B, 74, 180505 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.097004
9. Y. Kohsaka, K. Iwaya, S. Satow, T. Hanaguri, M. Azuma, M. Takano, H. Takagi. Phys. Rev. Lett., 93, 097004 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.097004
10. R. V. Vovk, M. A. Obolenskii, A. A. Zavgorodnii, A. V. Bondarenko, I. L. Gulatis, N. N. Chebotaev. Low Temp. Phys., 33, 710 (2007) https://doi.org/10.1063/1.2746848.
11. D. M. Ginsber. Physical Properties of High-Temperature Superconductors. Singapore, World Scientific, (1990), 526 р. https://doi.org/10.1142/1023
12. T. Krekels, H. Zou, G. V. Tendeloo, D. Wagener, M. Buchgeister, S. Hosseini, Herzog. Physica C, 196, 363 (1992).
13. R. Vovk, N. Vovk, A. Samoilov, I. Goulatis, A. Chroneos. Solid State Commun., 170, 6 (2013).
14. В. В. Мощалков, І. Г. Муттік, Н. А. Самарін, Ю. Д. Третяков, А. Р. Каул, І. Є. Грабой, Ю. Г. Метлін. ФНТ, 14, 988 (1988).
15. R. V. Vovk, Z. F. Nazyrov, M. A. Obolenskii, I. L. Goulatis, A. Chroneos, V. M. Pinto Simoes. Philos. Mag., 91, 2291 (2011). https://doi.org/10.1080/14786435.2011.573705
16. N. F. Mott. Metal-insulator transitions London, CRC Press (1990), 296 p.
17. Y. A. Izyumov, E. Z. Kurmaev. Phys. Usp., 178, 1307 (2008).
18. D. H. S. Smith, R. V. Vovk, C. D. H. Williams, A. F. G. Wyatt. New J. Phys., 8, 128 (2006). https://doi.org/10.1088/1367-2630/8/8/128
19. I. N. Adamenko, K. E. Nemchenko, V. I. Tsyganok, A. I. Chervanev. Low Temp. Phys., 20, 498 (1994).
20. R. V. Vovk, C. D. H. Williams, A. F. G. Wyatt. Phys. Rev. B, 69, 144524 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.144524
21. A. J. Matthews, K. V. Kavokin, A. Usher, M. E. Portnoi, M. Zhu, J. D. Gething, M. Elliott, W. G. Herrenden-Harker, K. Phillips, D. A. Ritchie, M. Y. Simmons, C. B. Sorensen, O. P. Hansen, O. A. Mironov, M. Myronov, D. R. Leadley, M. Henini. Phys. Rev. B, 70, 075317 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.075317
22. P. J. Curran, V. V. Khotkevych, S. J. Bending, A. S. Gibbs, S. L. Lee, A. Mackenzie. Phys. Rev. B, 84, 104507 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.104507
23. D. De Fontaine, G. Ceder, M. Asta. J. Less Common Met., 108, 164 (1990). https://doi.org/10.1016/0254-0584(93)90189-S
24. В. Я. Сухаревський, І. В. Жихарев, С. І. Хохлова та ін. Препринт, ДонФТІ, 91 (1990).
25. J. L. Tallon, C. Bernhard, H. Shaked, R. L. Hitterman, J. D. Jorgensen. Phys. Rev. B, 51, 12911 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.12911
26. N. Hirosaki, S. Ogata, C. Kocer. J. Alloys Compd., 351, 31 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0925-8388(02)01043-5
27. W. H. Zachariasen. Phys. Chem., 123, 134 (1926).
28. L. Pauling. Z. Kristallogr., A 69, 415 (1928).
29. D. T. Cromer. J. Phys. Chem., 61, 753 (1957).
30. H. L. Yakel. Acta Cryst., B 35, 564 (1979).
31. T. Schleid, G. Meyer. Less-Common Met., 149, 73 (1989).
32. E. Hubbert-Paletta, H. Mueller-Buschbaum. Anorg. Allg. Chem., 363, 145 (1968).
33. R. W. Grimes, G. Busker, M. A. McCoy. Ber. Bunsen. Phys. Chem., 98, 740 (1994).
34. S. K. Mishra, S. K. Samdarshi, R. K. Singh. J. Phys. Chem. Solids, 56, 999 (1995).
35. H. Mizoguchi, H. Hosono. J. Am. Ceram. Soc., 87, 1187 (2004).
36. N. Izyumov, E. Kurmaev. Usp. Fiz. Nauk, 176, 1241 (2006).
37. A. A. Bosak, I. P. Zibrov, M. G. Semenov. J. Struct. Chem., 49, 342 (2008).
38. J. P. Attfield, A. J. Williams. Physica B, 404, 2989 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.104409
39. C. Michel, M. Hervieu, M. M. Borel, A. Grandin, F. Deslandes, J. Provost, B. Raveau. Z. Anorg. Allg. Chem., 540, 15 (1987).
40. A. A. Tsirlin, A. N. Vasiliev, I. Orobchenko, H. Nakamura, M. Taguchi. J. Mater. Chem., 20, 1008 (2010). https://doi.org/10.1039/B921746F
41. R. V. Vovk, M. A. Obolenskii, A. V. Bondarenko, Z. F. Nazyrov, N. N. Chebotaev. Low Temp. Phys., 38, 899 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4752436
42. S. Naito, M. Sano, H. Imai, T. Akiyama. Solid State Commun., 2005, 136, 100 (2005). https://doi.org/10.1016/j.ssc.2005.06.003
43. H. Mizoguchi, R. Shiratsuchi, T. Kimura, T. Tani. Chem. Mater., 14, 1450 (2002). https://doi.org/10.1021/cm011527u
44. M. A. Obolenskii, R. V. Vovk, N. N. Chebotaev, I. L. Goulatis. J. Appl. Phys., 110, 073920 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3646470
45. K. E. Nemchenko, A. I. Chervanev, D. V. Moiseenko. Mater. Res. Bull., 48, 3503 (2013). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.06.055
46. G. J. Snyder, E. S. Toberer. Nat. Mater., 7, 105 (2008). https://doi.org/10.1038/nmat2090
47. R. W. Cahn, P. Haasen, E. J. Kramer. Materials science and technology. VCH-Publishers, Weinheim (1991), 405 p.
48. R. D. Shannon., A32, 751 (1976). https://doi.org/10.1107/S0567739476001551.
49. J. B. Goodenough. J. Solid State Chem., 5, 144 (1967). https://doi.org/10.1016/0022-4596(67)90062-0.
50. H. Fjellvag, F. Gronvold. Acta Chem. Scand., 37, 745 (1983).
51. A. I. Gusev, A. A. Rempel, A. V. Kaverin. Solid State Ionics, 101, 285 (1997). https://doi.org/10.1016/S0167-2738(97)00462-4
52. T. Minami, T. Miyata, T. Yamamoto. Thin Solid Films, 372, 173 (2000) https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)01094-0 .
53. H. Sawada, T. Osawa, S. Motomura, H. Muta, K. Kurosaki. J. Alloys Compd., 389, 197 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.08.079
54. J. F. Scott, H. L. Tuller, P. S. Wang. Mater. Sci. Eng., 11, 51 (1973).
55. A. Kato, H. Nagasawa, S. Ikeda. J. Solid State Chem., 80, 123 (1989). https://doi.org/10.1016/0022-4596(89)90168-5
56. R. V. Vovk, Z. F. Nazyrov, M. A. Obolenskii, I. L. Goulatis. Low Temp. Phys., 40, 456 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4870852
57. S. Hayashi, K. Asai, M. Akiyama. J. Appl. Phys., 54, 2240 (1983). https://doi.org/10.1063/1.332571
58. M. T. Anderson, K. R. Poeppelmeier. Chem. Mater., 6, 2 (1994). https://doi.org/10.1021/cm00038a002
59. Y. Yamazaki, P. H. Hor, C. W. Chu. Appl. Phys. Lett., 52, 1934 (1988). https://doi.org/10.1063/1.99335
60. D. M. Ginsberg (ред.). том 3. Москва: Наука, (1995).
Опубліковано
2024-05-30
Як цитувати
Пащенко , Л. О., Комісаров, А. О., Врагов , О. Ю., Ковригин, В. О., Сайнчин, В. В., Хаджай , Г. Я., & Вовк, Р. В. (2024). СТРУКТУРНА РЕЛАКСАЦІЯ І ДИФУЗІЯ ЛАБІЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ В НЕСТЕХІОМЕТРИЧНИХ КУПРАТАХ ReBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) І СУПУТНІХ ОКСИДАХ (огляд). Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика», (40), 7-24. https://doi.org/10.26565/2222-5617-2023-40-01
Номер
№ 40 (2024): Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія "Фізика"
Розділ
Статті

Найбільш популярні статті цього автора (авторів)