Стійкість кисневої підсистеми і властивості YBa2Cu3O6 х - Автореферат

Науково-технічний центр електрофізичної обробки Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукСполука YBA2Cu3O6 x, як і ряд інших надпровідних мідних оксидів, демонструє виняткову чутливість практично всіх характеристик до стехіометрії по кисню. Встановлено, що кисень може упорядковуватися в ланцюжкових CUOX-площинах, а властивості сполуки, і, що особливо важливо, критична температура, виявляються залежними не тільки від концентрації кисню, але і від стану кисневої підсистеми. Внаслідок того, що хімічний звязок у YBA2Cu3O6 x значно залежить від вмісту кисню, а електронну підсистему необхідно розглядати з врахуванням сильних кореляційних ефектів, киснево-вакансійне упорядкування в сполуці YBA2Cu3O6 x, його механізми й стійкість представляють складну проблему, що відрізняється від відомих випадків сплавів, які упорядковуються. Крім переходів у підсистемі кисневих вакансій, що упорядковуються, у YBA2Cu3O6 x можливі структурні фазові переходи, повязані з гармонічно хитливими коливальними модами атомів кисню, як ланцюжкового, так і апікального, що дозволяють пояснити аномальне поводження різних фізичних властивостей сполуки, яке спостерігається в інтервалі температур 100-250 К. Провести експериментальне дослідження впливу термічної обробки полікристалічних зразків YBA2Cu3O6 х в ізотермічному режимі з варіюванням часу витримки при термоциклуванні в області температур 78-200 К на критичну температуру (Тс) з метою зясування границь структурної стійкості стану з підвищеними значеннями Тс.Структура залежить від вмісту вакансій по кисню, тобто від параметра х. При нагріванні вище 900 К в YBA2Cu3O6 x відбувається перехід з ортогональної ОІ у тетрагональну фазу Т, який супроводжується розупорядкуванням вакансій кисню - позиції (0 0) і (00) стають рівноймовірними, ланцюжки Cu-O руйнуються. Для загартованих з розупорядкованої тетра-фази зразків YBA2Cu3O6 x із вмістом кисню х~0,5 спостерігається ефект підвищення Тс у процесі їх витримки при кімнатній температурі, повязаний саме зі структурними змінами - формуванням ОІІ-фази, що супроводжується процесом, у якому два атоми трьохкоординованої міді, тобто оточеної трьома атомами кисню із найближчих сусідів, трансформуються у двох-і чотирьохкоординовані іони міді. Другий розділ “Електроопір і теплове розширення YBA2Cu3O6 x в області температур 350-750 К” присвячений експериментальному дослідженню електроопору YBA2Cu3O6 х, а також сполуки YBA0,5Sr1,5Cu3O6 x, що містить домішку заміщення, і теплового розширення YBA2Cu3O6 х у температурному інтервалі 350-750 К. З метою вивчення процесів перерозподілу кисню з можливістю його упорядкування в YBA2Cu3O6 х у роботі досліджувався вплив домішки на поводження залежної від часу частини електроопору й оборотність ефектів, що спостерігаються, а також вплив різних температурних і часових режимів на теплове розширення полікристалічних зразків YBA2Cu3O6 х.На підставі отриманих експериментальних результатів вимірювань відносної та залежної від часу складової електроопору і теплового розширення полікристалічних зразків YBA2Cu3O6 х в інтервалі температур 350-750 К запропонована температурна послідовність структурних фазових переходів у підсистемі кисневих вакансій, що упорядковуються. Це дозволяє пояснити аномалії, які спостерігаються на температурних залежностях часової частини електроопору і відносного подовження зразків, що виникають у результаті переносу заряду з ланцюжкових в струмонесучі CUO2-площини. Досліджена стійкість стану системи з підвищеними значеннями критичної температури Тс, що були отримані при термоциклуванні полікристалічних зразків YBA2Cu3O6 х, до прикладеного магнітного поля. Проведені експериментальні дослідження, у яких по температурних залежностях діамагнітної сприйнятливості вимірювалася критична температура полікристалічних зразків YBA2Cu3O6 х при різних варіантах їхньої термомагнітної обробки, показали, що метастабільний при температурі рідкого азоту стан зразків із підвищеними значеннями Тс може релаксувати під впливом імпульсу магнітного поля. Проведений теоретичний аналіз впливу індукованих пінінгом магнітного потоку механічних напруг на низькотемпературний структурний фазовий перехід у YBA2Cu3O6 x, виконаний з урахуванням особливостей, повязаних із походженням напруг, показав, що магнітострикційний внесок у повну енергію системи при деяких умовах може приводити до помітних зсувів температури втрати стійкості фази, яка реалізується вище температури структурного перетворення.

Основний зміст роботи