科研方向

我们用元素替代的方法,通过常规的固态反应,对RBa2Cu3O7-x的R位,Ba位和Cu位 进行替换,得到系列单相多晶样品.并利用x光衍射分析(XRD),红外光谱(IR), 电子顺磁共振(ESR)和热电势(TEP)及低温电阻率等实验手段对这些样品进行测试, 考察其微观结构及声子振动自旋关联的变化情况,为进一步揭示 YBCO体系的超导 机理提供有意义的线索。

Y-123体系铜氧化合物具有缺氧有序的三重钙钛矿结构,晶格中存在Y,Ba,Cu(1)和 Cu(2)四种阳离子晶位以及至少四种O原子位置。Y能被除Ce和Tb以外所有的稀土元 素完全取代,尽管稀土元素大多具有磁性,但它们所形成富氧123项,几乎都具有90k 以上临界温度的高温超导电性,这与传统超导体形成了鲜明对比,因为磁性杂质对 传统超导体具有拆对效应,破坏超导电性,可以推测Y位上元素的磁性,将不影响 CuO2面上载流子的配对。

在Ba位可用Sr和Ca做同价代替形成固溶体,其固溶范围为0<x<1。三价稀土离 子也可以代替Ba,La替代Ba后在CuO2面上引入的电子填充了CuO2面上的载流空穴, 这种替代使体系向四角结构过渡,而且总是使Tc降低,直到超导消失,出现金属- 半导体转变。

少量的Fe,Co,Al和Ga等三价元素替代Y-123相中Cu是主要进入到Cu(1)位,这种替代 使正交性降低,随着掺杂量的增加,室温电阻率很快上升,Tc单调下降。正常态时 CuO2面是空穴载流子导电的主要通道,超导态时CuO2面不仅是库泊对承载超导电流 的通道,而且是超导电性发生的舞台,即提供超导配对机理所需要的必要背景。结 合大量的理论和实验结果,大致可把EF附近CuO2面的能带看成由Cu3dx2-y2轨道和 O2px,y轨道组成的。

Cu3d轨道和O2p轨道有一定杂化。Cu的3dx2-y2轨道以局域性为主,因而Cu3d9总是 带有1/2自旋。通过元素替代或增加含氧量等化学搀杂可在CuO2面上引入空穴。 我们的工作正是在这些基础上进行的,并对LaBa2Cu3O7-x的Cu位进行了Co、Fe、Mn 替换,得到了一些有意义的结论。