Влияние кислородной стехиометрии на структуру и свойства ВТСП-керамики Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O у Структура и свойства ВТСП-керамики Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O у Пряничников. - презентация

1 Влияние кислородной стехиометрии на структуру и свойства ВТСП-керамики Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O у Структура и свойства ВТСП-керамики Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O у Пряничников С.В. Институт металлургии УрО РАН -рентгенография и нейтронография Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O у ; - РФС спектроскопия – исследование валентных состояний.

2 Схематическое изображение кристаллической структуры Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O y. Красным показаны атомы кислорода, желтым – стронция, голубым – висмута, зеленым – кальция. Атомы меди располагаются в середине плоскости основания CuO 5 -пирамид. Блок BiO имеет структуру типа NaCl, а блок CuO 5 -Ca-CuO 5 – структуру типа «перовскит».

3 Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние от содержания кислорода

4 Температурная зависимость параметров элементарной ячейки a (темные символы, левая ось) и с (светлые символы, правая ось)

5 Экспериментальная, расчетная и разностная рентгенограмма Bi при температуре 225 К. 2 ~1.3, R B ~23 % R p ~4 %, R p ~3 %.

6 6 Температурная зависимость параметров элементарной ячейки, по данным нейтронографии (вверху) и рентгенографии (внизу). Черные символы – параметр а, белые – параметр с.

7 Температурная зависимость асимметрии(вверху) и лоренцевского вклада в уширение рентгеновского рефлекса(внизу) (данные рентгенографии). Вклад в уширение рентгеновских рефлексов благодаря напряжениями II рода описывается функциями Лоренца : 7 Асимметрия и лоренцевский вклад

8 Температурная зависимость полуширины рефлексов Полуширина рефлекса (FWHM) как функция температуры для Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O y ; данные рентгенографии (темные символы, 2, град.) и нейтронографии (белые символы, d, нм).

9 Моделирование фракций

10 Изменение положения результирующего рефлекса и его ширины (FWHM)

11 РФС спектры Bi 4f 7/2 у=8,19 (a) y=8.11 (b) и y=8.09 (с). Более высокоэнергетичный пик соответствует состоянию Bi 5+, низкоэнергетичный – состоянию Bi Содержание кислорода

12 Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние образцов при замещении Bi на Pb Рис.1. Температурная зависимость действительной компоненты АС- восприимчивости для (Bi Pb) 2 Sr 2 CaCu 2 O y (f = 79 Hz, H ~ = 9 Oe), отожженного при lg P(o 2 )= 0.21; 1; Tc 104ºK

13 13 Выводы 1. На основе данных низкотемпературной рентгенографии и нейтронографии подтверждено наличие отрицательного коэффициента температурного расширения для Bi Показано, что для образца с оптимальным содержанием кислорода (т.е. максимальной температурной перехода в сверхпроводящее состояние) модуль достигает наибольшей величины. 2. На основе полнопрофильного анализа сделано предположение о неоднородном состоянии материала в диапазоне К как причине отрицательного коэффициента теплового расширения. 3. На основе РФС спектроскопии установлено, что основной вклад в увеличение концентрации дырочных носителей заряда дает не изменение содержания кислорода, а изменение валентности висмута Bi 3+ Bi 5+. Возможно, внедрение кислорода в решетку «запускает механизм» изменения валентности висмута.