Дослідження локального магнітного впорядкування у ВТНП сполуці методом мессбауерівської спектроскопії - Автореферат

З погляду фізики магнітних явищ великий інтерес представляють питання взаємозвязку надпровідності i магнетизму, механізм виникнення i характер магнітного впорядкування у високотемпературних надпровідних (ВТНП) сполуках i його вплив на формування надпровідних властивостей цих матеріалів. Проте в ряді ВТНП матеріалів наявність фазового розділу, шо утворюється за магнітним механізмом, створює оптимальні умови для надпровідності й істотно впливає на фізичні властивості надпровідників. Дослідження за темою дисертації входили в план відомчої тематики ФТІНТ НАНУ по темі 1.4.10.4.7 "Експериментальне i теоретичне вивчення термодинамічних, кінетичних i високочастотних властивостей магнітних систем i їх динаміки" (№ держ. регістр. Метою цієї дисертаційної роботи було експериментальне визначення параметрів локальних полів на ядрах заліза в різних зразках YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d у широкому інтервалі температур i зясування механізму встановлення магнітного впорядкування у цьому ВТНП матеріалі, а також дослідження впливу фотоопромінювання на зразки YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d методом мессбауерівської спектроскопії. Провести ретельні виміри температурних залежностей надтонких параметрів мессбауерівських спектрів YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d у діапазоні температур 10-300 K з метою одержання відповіді на питання про існування магнітної взаємодії в цьому матеріалі i про вплив на магнітне впорядкування іонів заліза.Далі при заданому ступені текстури підбиралися значення параметра асиметрії, знак i напрямок VZZ компоненти тензора ГЕП для кожного квадрупольного дублету, що входить в спектр. Математична обробка серії спектрів при розкладанні на чотири або пять дублетів не дала позитивного результату. Виявилося, що при дифузії в зразок залізо займає ті ж нееквівалентні позиції, що й у зразках, приготованих за звичайною керамічною технологією. Був зроблений висновок, що при концентрації менше 10% залізо заміщує мідь в трьох нееквівалентних кристалографічних позиціях, а при більшій концентрації в спектрі зявляється внесок від заліза в четвертій позиції. Для зразка YBA2(Cu0,9457Fe0,06)3O7 з 6% 57Fe зменшення сумарної площі спектра при зниженні температури виражено більш яскраво, ніж для зразка з концентрацією заліза 2% (рис.Проведено ідентифікацію нееквівалентних позицій, які займають іони заліза в YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d: в киснево збагачених зразках (6 d>6,4) при x0,06, у спектрах зявляється четвертий дублет, що відповідає Fe у позиції Cu(2). У спектрах киснево збіднених зразків (6 d<6,4) зявляється магнітний секстиплет, що відповідає Fe у позиції Cu(2). У зразках YBA2(Cu0,9857Fe0,02)3O6,95 виявлена анізотропія середньоквадратичних зміщень атомів у позиціях Cu(1), що викликає анізотропію ймовірності ефекту Мессбауера. Виникаючі квазічастки, типу магнітного полярона, викликають зменшення площі спектра за рахунок утворення секстиплетов, які відповідають ядрам із значеннями надтонких полів, що осцилюють.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Проведено ідентифікацію нееквівалентних позицій, які займають іони заліза в YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d: в киснево збагачених зразках (6 d>6,4) при x0,06, у спектрах зявляється четвертий дублет, що відповідає Fe у позиції Cu(2). У спектрах киснево збіднених зразків (6 d<6,4) зявляється магнітний секстиплет, що відповідає Fe у позиції Cu(2).

2. У зразках YBA2(Cu0,9857Fe0,02)3O6,95 виявлена анізотропія середньоквадратичних зміщень атомів у позиціях Cu(1), що викликає анізотропію ймовірності ефекту Мессбауера. Оцінені температури Дебая та амплітуди зміщень атомів для коливань гратки вздовж осі c та у площині (ab).

3. На надпровідних зразках YBA2(Cu0,9857Fe0,02)3O6,95 і YBA2(Cu0,9457Fe0,06)3O7 вперше виявлене аномальне зменшення площі мессбауерівського спектра при T<80 K. Ефект пояснюється локальним магнітним впорядкуванням двох сусідніх магнітних іонів в CUOX ланцюжках завдяки автолокалізації електрона. Виникаючі квазічастки, типу магнітного полярона, викликають зменшення площі спектра за рахунок утворення секстиплетов, які відповідають ядрам із значеннями надтонких полів, що осцилюють. При більшій концентрації заліза ефект виявляється сильніше через більшу ймовірність утворення магнітних кластеров. При зниженні температури магнітні кластери збільшуються в обємі, що приводить до встановлення далекого магнітного впорядкування в цих областях кристала.

4. Уперше проведені експерименти по мессбауерівському детектуванню фотоіндукованих явищ у YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d. а) при фотооопромінюванні зразка YBA2(Cu0,9257Fe0,08)3O6,3 виявлене зменшення розщеплення секстиплета, що відповідає позиції Cu(2). Ефект пояснюється фотозбудженням електронів, що беруть участь у непрямій обмінній взаємодії між АФМ упорядкованими атомами в CUO2 площинах, їхнім переносом i автолокалізацією у CUOX ланцюжках. Зменшення кількості електронів у CUO2 площинах приводить до зменшення параметра обмінної взаємодії i виявляється в зменшенні ефективного поля на ядрах у Cu(2) позиціях. б) в зразках YBA2(Cu0,9457Fe0,06)3O7 і YBA2(Cu0,9257Fe0,08)3O6,6 виявлені зміни параметрів спектрів, що свідчать про фотостимульований перенос електронів із CUO2 площин у CUOX ланцюжки i про впорядкування кисню в CUOX ланцюжках. Виявлено, що фотоопромінювання перешкоджає встановленню далекого магнітного впорядкування, яке спостерігалося нами без освітлення на надпровідному зразку YBA2(Cu0,9457Fe0,06)3O7 нижче 80 K.

Farrell D.E., Chandrasekhar B.S., DEGUIRE M.R., Fang M.M., Kogan V.G., Clem J.R., and Finnemore D.K. Superconducting properties of aligned crystalline grains Y1Ba2(Cu1-x57Fex)3O7-d // Phys. Rev. B. - 1987. - V. 36, № 7. - P. 4025-4027.

Химические применения мессбауэровской спектроскопии / Под ред. В.И. Гольданского, Р.Г. Грабера. - М.: Мир, 1970. - 502 с.

Любутин И.С., Дмитриева Т.В., Терзиев В.Г. Магнитные фазовые диаграммы системы YBA2(Cu1-x57Fex)3Oy // ЖЭТФ. - 1992. - Т. 102. - С. 1615-1628.

Ruiz-Aragon M.J., Moran E., Amador U., Medйndez N., and Tornero J.D. Mossbauer study of LNBACUFEO5 d (Ln=La, Pr, Y) phases: Disappearence of spectrum at low temperature // Physica C. - 1997. - V. 282-287. - P. 1001-1002.

Wu Y., Pradhan S., and Boolchand P. Motional broadening of 57Fe Mцssbauer-effect resonance in cuprate superconductors // Phys. Rev. Lett. - 1991. - V. 67. - P. 3184-3187.

Нагаев Э.Л. Новый тип автолокализованного состояния носителя заряда в антиферромагнитных полупроводниках и проблема ВТСП // ЖЭТФ.- 1993.- Т.103.- С.252-265.

Hasen J., Ledermann D., Schuller I.K., Kudinov V.,Maenhoudt M., and Bruynseraede Y. Enhancement of persistent photoconductivity in insulating high-TC thin films // Phys. Rev. B. - 1995. - V. 51. - P. 1342-1345.

Zhang W., Bennemann K.H. Antiferromagnetism in electron- and hole-doped high-TC superconductors // Phys. Rev. B. - 1992. - V. 45. - P. 12487-12491.

Список опублікованих праць пошукача по темі дисертації

Еременко В.В., Канер Н.Э., Лукашев Д.В., Мациевский К.М., Пономарчук В.Л., Эренбург А.И., Финкель В.А. Температурные особенности мессбауэровских спектров текстурированных YBA2(Cu1-x57Fex)3O7-d // ФНТ. - 1991. - Т. 17. - С. 1346-1351.

Еременко В.В., Лукашев Д.В., Мациевский К.М., Пономарчук В.Л. Низкотемпературные аномалии вероятности эффекта Мессбауэра в YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d // ФНТ. - 1996. - Т. 22. - С. 1383-1389.

Еременко В.В., Лукашев Д.В., Пономарчук В.Л. Мессбауэровское детектирование фотоиндуцированных эффектов в ВТСП YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d // ФНТ. - 1998. - Т. 24. - С. 1207-1210.

Еременко В.В., Канер Н.Э., Лукашев Д.В., Мациевский К.М., Пономарчук В.Л., Финкель В.А. Температурные особенности динамических характеристик ЯГР спектров текстурированных YBA2(Cu1-x57Fex)3O6 d // Тезисы докладов III Всесоюзного совещания по ВТСП, Харьков. - 1991. - Т.1. - С. 203-204.

Kaner N.E., Eremenko V.V., Dengler J., Lukashev D.V., Matsievskii K.M., Nagy D.L., Ponomarchuk V.L., Ritter G.. Dynamic characteristics of YBA2(Cu1-x57Fex)3O7-d: temperature dependence of Mцssbauer spectra of aligned samples // International Conference on the Applications of the Mцssbauer Effect, Nanjing, China, 16-20 sept., Abstract. - 1991. - P. 54.

V.V.Eremenko, D.V.Lukashev, V.L.Ponomarchuk. Dynamic Polarization of Iron Nuclei in Paramagnetic and Ferronagnetic Compaunds // Programme and Abstract of ICM"94, Warsav, Poland. - 1994. - P. 357.

Еременко В.В., Лукашев Д.В., Пономарчук В.Л. Фотоиндуцированные изменения сверхтонкого поля на ядрах 57Fe в YBA2(Cu0.9257Fe0.08)3O6.3 // Тезисы докладов XXXI совещания по физике низких температур, Москва. - 1998. - C. 248-249.

Еременко В.В., Лукашев Д.В., Пономарчук В.Л. Низкотемпературные и фотоиндуцированные аномалии мессбауэровских спектров ВТСП YBA2(Cu1-x57Fex)3O7 // Тезисы докладов XXXI совещания по физике низких температур, Москва. -1998. - C. 250-251.

Размещено на .ru