Презентация на тему «Влияние кислородной стехиометрии на структуру и свойства ВТСП-керамики Bi2Sr2CaCu2Oу»

Структура и свойства ВТСП-керамики Bi2Sr2CaCu2Oу

Влияние кислородной стехиометрии на структуру и свойства ВТСП-керамики Bi2Sr2CaCu2Oу

Пряничников С.В. Институт металлургии УрО РАН

рентгенография и нейтронография Bi2Sr2CaCu2Oу; РФС спектроскопия – исследование валентных состояний.

Схематическое изображение кристаллической структуры Bi2Sr2CaCu2Oy

Красным показаны атомы кислорода, желтым – стронция, голубым – висмута, зеленым – кальция. Атомы меди располагаются в середине плоскости основания CuO5-пирамид. Блок BiO имеет структуру типа NaCl, а блок CuO5-Ca-CuO5 – структуру типа «перовскит».

Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние от

содержания кислорода

Температурная зависимость параметров элементарной ячейки a (темные

символы, левая ось) и с (светлые символы, правая ось)

Экспериментальная, расчетная и разностная рентгенограмма Bi-2212 при

температуре 225 К. ?2~1.3, RB~23 %?Rp~4 %, Rp~3 %.

6

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

Асимметрия и лоренцевский вклад

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 :

Температурная зависимость полуширины рефлексов

Полуширина рефлекса (FWHM) как функция температуры для Bi2Sr2CaCu2Oy; данные рентгенографии (темные символы, ?2?, град.) и нейтронографии (белые символы, ?d, нм).

Моделирование фракций

Изменение положения результирующего рефлекса и его ширины (FWHM)

11

РФС спектры Bi 4f7/2 у=8,19 (a) y=8.11 (b) и y=8.09 (с). Более высокоэнергетичный пик соответствует состоянию Bi5+, низкоэнергетичный – состоянию Bi3+ .

Содержание кислорода

3+

5+

5+

5+

3+

3+

5+

3+

Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние образцов

при замещении Bi на Pb

Рис.1. Температурная зависимость действительной компоненты АС-восприимчивости для (Bi Pb)2Sr2CaCu2Oy (f = 79 Hz, H~ = 9 Oe), отожженного при lg P(o2)= 0.21; 1; -1.5. Tc?104?K

13

Выводы

1. На основе данных низкотемпературной рентгенографии и нейтронографии подтверждено наличие отрицательного коэффициента температурного расширения ? для Bi-2212. 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 160-260 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 Bi3+?Bi5+. Возможно, внедрение кислорода в решетку «запускает механизм» изменения валентности висмута.