СТРУКТУРНА РЕЛАКСАЦІЯ І ДИФУЗІЯ ЛАБІЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ В НЕСТЕХІОМЕТРИЧНИХ КУПРАТАХ ReBa2Cu3O7-δ (Re = Y, Ho) І СУПУТНІХ ОКСИДАХ (огляд)
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
Посилання
B. P. Stojkovic, D. Pines. Phys. Rev. B, 55, 13, 8567 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.8576
В. Н. Зверев, Д. В. Шовкун. Письма в ЖЭТФ, 72, 2, 103 (2000).
I. A. Chaban. Physics of the Solid State, 50, 803 (2008).
А. А. Мамалуй, Л. С. Палатник, К. В. Беднов, М. А. Оболенський, А. В. Бондаренко. ФНТ, 19, 11, 1180 (1993).
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
K. Mitsen, O. Ivanenko. J. Exp. Theor. Phys., 100, 1082 (2005). https://doi.org/10.1134/1.1995792
I. A. Chaban. Phys. Solid State Phys., 5, 769 (2008). https://doi.org/10.1134/S1063783408050016
A. A. Abrikosov. Phys. Rev. B, 74, 180505 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.097004
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
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.
D. M. Ginsber (ed). Physical Properties of High Temperature Superconductors., World Scientific, Singapore (1990), 712 р. https://doi.org/10.1142/1023
T. Krekels, H. Zou, G. V. Tendeloo, D. Wagener, M. Buchgeister, S. Hosseini, Herzog. Physica C, 196, 363 (1992).
R. Vovk, N. Vovk, A. Samoilov, I. Goulatis, A. Chroneos. Solid State Commun., 170, 6 (2013).
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).
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
N. F. Mott. Metal-insulator transitions London, CRC Press (1990), 296 p.
Y. A. Izyumov, E. Z. Kurmaev. Phys. Usp., 178, 1307 (2008).
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
I. N. Adamenko, K. E. Nemchenko, V. I. Tsyganok, A. I. Chervanev. Low Temp. Phys., 20, 498 (1994).
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
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
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
D. De Fontaine, G. Ceder, M. Asta. J. Less Common Met., 108, 164 (1990). https://doi.org/10.1016/0254-0584(93)90189-S
R. V. Vovk, M. A. Obolenskii, A. A. Zavgorodniy, A. V. Bondarenko, I. L. Goulatis, and A. Chroneos. J. Mater. Sci: Mater in Electron, 18, 811 (2007).
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
N. Hirosaki, S. Ogata, C. Kocer. J. Alloys Compd., 351, 31 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/S0925-8388(02)01043-5
W. H. Zachariasen. Phys. Chem., 123, 134 (1926).
L. Pauling. Z. Kristallogr., A 69, 415 (1928).
D. T. Cromer. J. Phys. Chem., 61, 753 (1957).
H. L. Yakel. Acta Cryst., B 35, 564 (1979).
T. Schleid, G. Meyer. Less-Common Met., 149, 73 (1989).
E. Hubbert-Paletta, H. Mueller-Buschbaum. Anorg. Allg. Chem., 363, 145 (1968).
R. W. Grimes, G. Busker, M. A. McCoy. Ber. Bunsen. Phys. Chem., 98, 740 (1994).
S. K. Mishra, S. K. Samdarshi, R. K. Singh. J. Phys. Chem. Solids, 56, 999 (1995).
H. Mizoguchi, H. Hosono. J. Am. Ceram. Soc., 87, 1187 (2004).
N. Izyumov, E. Kurmaev. Usp. Fiz. Nauk, 176, 1241 (2006).
A. A. Bosak, I. P. Zibrov, M. G. Semenov. J. Struct. Chem., 49, 342 (2008).
J. P. Attfield, A. J. Williams. Physica B, 404, 2989 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.104409
C. Michel, M. Hervieu, M. M. Borel, A. Grandin, F. Deslandes, J. Provost, B. Raveau. Z. Anorg. Allg. Chem., 540, 15 (1987).
A. A. Tsirlin, A. N. Vasiliev, I. Orobchenko, H. Nakamura, M. Taguchi. J. Mater. Chem., 20, 1008 (2010). https://doi.org/10.1039/B921746F
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
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
H. Mizoguchi, R. Shiratsuchi, T. Kimura, T. Tani. Chem. Mater., 14, 1450 (2002). https://doi.org/10.1021/cm011527u
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
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
G. J. Snyder, E. S. Toberer. Nat. Mater., 7, 105 (2008). https://doi.org/10.1038/nmat2090
R. W. Cahn, P. Haasen, E. J. Kramer. Materials science and technology. VCH-Publishers, Weinheim (1991), 405 p.
R. D. Shannon., A32, 751 (1976). https://doi.org/10.1107/S0567739476001551.
J. B. Goodenough. J. Solid State Chem., 5, 144 (1967). https://doi.org/10.1016/0022-4596(67)90062-0.
H. Fjellvag, F. Gronvold. Acta Chem. Scand., 37, 745 (1983).
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
T. Minami, T. Miyata, T. Yamamoto. Thin Solid Films, 372, 173 (2000) https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)01094-0 .
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
J. F. Scott, H. L. Tuller, P. S. Wang. Mater. Sci. Eng., 11, 51 (1973).
A. Kato, H. Nagasawa, S. Ikeda. J. Solid State Chem., 80, 123 (1989). https://doi.org/10.1016/0022-4596(89)90168-5
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
S. Hayashi, K. Asai, M. Akiyama. J. Appl. Phys., 54, 2240 (1983). https://doi.org/10.1063/1.332571
M. T. Anderson, K. R. Poeppelmeier. Chem. Mater., 6, 2 (1994). https://doi.org/10.1021/cm00038a002
Y. Yamazaki, P. H. Hor, C. W. Chu. Appl. Phys. Lett., 52, 1934 (1988). https://doi.org/10.1063/1.99335
D. M. Ginsberg (ed). Physical Properties of High Temperature Superconductors I. Word Scientific, Singapore (1989), 526 р.
3.gif){kind=logo}
