بخشی از مقاله
چکیده
خواص ساختاري و الکتریکی ترکیبات GdBa2Cu3-xCrxO7-δ با آلایشهاي ( ( 0 ≤ x ≤ 0.3 مطالعه گردیده است. آنالیز ریتولد بر روي طیف اشعهx مواد با آلایشهاي مختلف انجام و نتایج آن بررسی گردیده است. با افزایش میزان آلایش، دماي گذار از 92°K براي x=0 به 22°K براي x=0.3 کاهش یافته است، که نشاندهنده تاثیر شدید این جانشینی بر حالت ابررسانایی ماده دارد. دو احتمال جانشینی در صفحه یا زنجیره، براي این تخریب شدید مطرح شده و مورد بررسی قرارگرفتهاند.
م قدمه
با توجه به نقش کلیدياي که مس در بروز ابررسانایی در کوپراتها دارد، جانشینکردن مس با عناصر واسطه 3d، همدوره با مس، شاید موثرترین روش براي کشف و بررسی بیشتر نقش مس در ابررسانایی ساختار 123 باشد. انتخاب این عناصر بدلیل اندازه یونی
و ساختار اوربیتالی مشابه آنها با مس است.
تحقیقات فراوانی بر روي جانشینی مس در ساختار 123 با تعداد
زیادي از عناصر انجام شدهاست،[1 2] و از جمله مواردي که در این جاشینیها مورد توجه بودهاست، محل جانشینی این عناصر
است؛ چون در ساختار 123 دو مکان Cu1، و Cu2 وجود دارد
شکل1، و نقش مس در این دو محل بسیار متفاوت است، در نتیجه
بسته به اینکه آلایش موردنظر در کدام محل قرارگیرد، اثرات
متفاوتی بر خواص ماده خواهد داشت. با جانشینی بجاي Cu2 که در صفحه قراردارد، نظم مغناطیسی موجود در صفحات تغییر
میکند و بسته به ممان مغناطیسی ایجاد شده در مکان یون، علاوه بر تغییر باندهاي انرژي، شکست جفت مغناطیسی نیز مطرح میشود که موجب تضعیف جفتشدگی الکترونها و افت دماي
گذار می شود؛ در حالیکه در جانشینی بجاي Cu1 که در زنجیره قراردارد، به دلیل فاصله زیاد از صفحات که داراي بیشترین احتمال حضور جفتهاي کوپر هستند، این اثرات بهصورت ضعیفتري
مطرح هستند.
علاوه بر محل جانشینی، سازوکارها تاثیر این ناخالصیها بر
ابررسانایی نیز از مسایل مورد توجه است که چهار توضیح مهم
براي تخریب ابررسانایی با آلایش مطرح است[2] ؛ یکی میزان بینظمی ساختاري است که این آلاییدگیدومبوجود میآورد؛
تاثیر این آلایش بر روي میزان حاملین ابررسانایی است که در کوپراتها، حفرههایی هستند که توسط اکسیژنهاي زنجیره در
صفحات بوجود میآیند. پس آلاییدگی میتواند با تغییر میزان
211 مقاله نامه کنفرانس فیزیک ایران 1385
اکسیژنها، بر روي تعداد حاملین در ماده تاثیر بگذارد؛ سوم
شکست جفت مغناطیسی است که براي یونهایی که داراي ممان مغناطیسی هستند یا با برهم زدن نظم مغناطیسی سیستم، باعث
بوجود آمدن ممان میشوند، مطرح است؛ چهار حالت اکسیداسیون
آلاییدگی است که به دلیل چند ظرفیتی بودن عناصر واسطه مطرح
شدهاست.
شکل:1ساختار بلوري YBCO
روش آزمایش
نمونههاي GdBa2Cu3−xCrxO7−δ به ازاي آلایشهاي
x=0,0.05 , 0.1 , 0.15 , 0.2, 0.25, 0.3 به روش استاندارد حالت
جامد ساخته شدند. در ابتدا پودرهاي Gd2O3, BaCO3, CuO,
Cr2O3 با خلوص 99,9 با ترکیب جرمی مناسب با یکدیگر مخلوط شده و بهمدت 2-1 ساعت ساییده شدند تا در ریزترین اندازه ممکن با هم مخلوط شده و همگن شوند سپس در دمايœC
850 براي مدت 24 ساعت تکلیس شدند و براي رسیدن به کیفیت مطلوبتر مراحل سایش و تکلیس دوباره تکرار شدند. پودرهاي
بدست آمده تحت فشار10 ton/cm2 بصورت قرص پرس شدند و
در دماي 930œ C بمدت 36 ساعت تحت شارش اکسیژن کلوخهسازي شدند. سپس با آهنگ10 œ C/min دماي کوره تا
دماي اتاق پایین آمده و براي جذب اکسیژن، در دماهاي 650 œC
و 550 و450 هر یک بمدت 1 ساعت، نمونهها تحت شارش
اکسیژن نگه داشته شدند. طیف اشعه X نمونههاي ساخته شده
ماده چگال: ابررسانایی
Archvie of SID
گرفته شد و تشکیل ساختار 123 در نمونهها تایید شد. همچنین
بر روي دادههاي XRD آنالیز ریتولد صورت گرفت.
مقاومت الکتریکی نمونهها با استفاده از روش چهار میلهاي و
استفاده از Lock-in Amplifier اندازهگیري شد و با استفاده از
یخچال هلیوم، اندازهگیري مقاومت از دماي اتاق تا 20œK انجام
شد و تغییرات رفتار مقاومت بر حسب دماي نمونهها بدست آمد.
نتایج و بحث
با اندازهگیري مقاومت الکتریکی نمونهها، نتایج شکل2 بدست
آمدهاست.
X=0.3 0.4
0.3 mm).
X=0.1 X=0.25 0.2
X=0.05 Ω
X=0 X=0.2 (ρ
0.1
X=0.15
0
300 200 100 0
T(K)
شکل:2 مقاومت ویژه نمونهها بر حسب دما به ازاي آلایشهاي
. x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0. 3
همانگونه که از شکل2 پیداست با ورود آلایش Cr یک کاهش شدید در دماي گذار بوجودآمدهاست که با ادامه آلایش، این افت با آهنگ کمتري ادامه یافته است(شکل.(3 همچنین پهناي گذار هم افزایش یافته است، که در جدول1 آمده است.
