بخشی از مقاله
چکیده
مدلهاي متعددي جهت شبیه سازي بررسی نظم اکسیژن در ابررساناي گرم YBa2Cu3O6+x ارائه شده است منجمله ASYNNNI که به مدل آیزینگ دو بعدي نامتقارن همسایگان مرتبه دوم معرف است این مدل بصورت دوبعدي بوده و فقط صفحهCu-O را مورد بررسی قرار می دهد در این مدل سه پتانسیل اندرکنشی براي اتمهاي اکسیژن در صفحه Cu-O در نظر گرفته شده ما با اضافه نمودن پتانسیل اندرکنشی چهارم، علاوه بر سه فاز تتراگونال، ارتورومبیکI و ارتورومبیکII ،فازارتورومبیکIII را نیز در آن مشاهده نمودیم ما پیش بینی می کنیم این فاز در دماي T=0.03eV و 0.25 p x p 0.32 وجود خواهد داشت.
مقدمه
ابررساناي YBa2Cu3O6+x اولین ابررسانایی است که با دماي گذاري بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع K - ٧٧ - کشف شد،نفوذ اکسیژن و ترتیب اتمهاي اکسیژن در این ابررساناي گرم هم ازنقطه نظر تئوري وهم تجربی مورد توجه زیادي قرار گرفته است ساختار بلوري YBa2CU3O6+x ، از یک سلول واحد ساده تشکیلشده است که شامل سه مکعب با ساختار پروسکایت ناقص است.ترکیب YBa2Cu3O6+x فقط بین شش تا هفت اکسیژنتوجه دارد.بابه این نکته که افزایش و کاهش اکسیژن فقط در صفحه Cu-O انجام می شود - مکانهاي O - 1 - و - O - 5 - در نتیجه خاصیت ابررسانایی به پر و خالی بودن این دو مکان از اکسیژن مربوط می شود. ازآنجایی که خواص ابررسانایی YBa2Cu3O6+x به ترتیب قرارگیرياتمهاي اکسیژن در صفحه اصلیCu-O مربوط می شود، پس می
توان این ابررسانا را بصورت دوبعدي - صفحه - Cu-O مورد مطالعه قرار داد.
مدل و بحث:
مدلهایی که جهت شبیه سازي اثر اکسیژن درشدهاین ابررسانا ارائه اند عبارتند از:مدل دي فونتین و سالومنوس1 ، که مدل آیزینگ دوبعدي نامتقارن همسایه مرتبه دوم و یا به اختصارASYNNNI 2 می باشد. اینمدل بصورت شبکه گازي مربعی دو بعدي است که اتمهاي اکسیژن ماده YBCO در صفحه اصلی Cu-O مکانهایی را روي این اشغالشبکه مربعی می کنند در این مدل سه پتانسیل اندکنشی درصفحهCu-O براي یک اتم اکسیژن با همسایگان اول و دوم در نظرگرفته می شود - شکل - 1 و اتم اکسیژن مجاز به پرش به همسایگانمرتبه اول است.[1]مدل پکالسکی و آرسلوز - - ASYNNNI ، تفاوت این مدل بامدل دي فونتین و سالومنوس در این بود که اتم اکسیژن اجازهپرش تا همسایه مرتبه دوم را داشت]٢.[ما این مدل راشبیه سازي و ضریب نفوذ اکسیژن در این مدل را محاسبه نموده ایم ]۴ و٣.[در هر دو مدل براي این ابررسانا، سه فاز تتراگونال، ارتورومبیکΙ و ارتورومبیکΙΙ بدست آمد.
دیاگرام فاز بدست آمده از این دو نوع مدل در شکل2 نشان دادهشده است که داراي سه فاز تتراگونال، ارتورومبیکΙ وارتورومبیکΙΙ می باشد بطوریکه در این شکلده دی می شود بوجود آمدن این سه فاز به دما و مقدار اکسیژن بستگی دارد.در مدلی که ما ارائه نمودیم علاوه بر سه پتانسیل اندکنشی، پتانسیل اندکنشی V4 نیز در نظر گرفته شد - شکل - 1 این پتانسیل بین اتمهاي اکسیژنی که به فاصله شبکه اي 2a از یکدیگر قرار دارند وجود دارد. در مدل ارائه شده بوسیله پکالسکی و آرسلوز مقادیر سه پتانسل عبارتند از:eV ٣٨/٠V1= ،eV ١٣-/٠V2=،eV ۶٠/٠V3=, جرجنسن و همکاران پتانسیل اندکنشیV4=0.4V1 تخمین زدهاند]۵.[شبیه سازي ما روي یک شبکه ۵٣×۵٣ بهمراه شرط مرزي پریودیک با استفاده از روش مونت کارلو با الگوریتم متروپولیس و در نظر گرفتن شرایط اولیه یکنواخت براي اتمهاي اکسیژن انجام شد.
نتایج:
این شبیه سازي در گستره0 p x ≤1 ودماهاي 0.03eV ≤T ≤ 0.1eV انجام شد قسمتی از شبکه هاي بدست آمده را در شکلهاي زیر آورده ایم - آرایشهاي ما بصورت شبکه۵٣*۵٣ بود که ما به علت محدودیت قسمتی از آن را نشاندادهایم - در این شکلها حرف C نشاندهنده مکان Cu و مکانهايخالی اکسیژن با نقطه و مکانهاي پر اکسیژن با ستاره مشخص شده اند.شکل 3آرایش تتراگونال بدست آمده درx=0.25 ودمايT=0.03eV می باشد بطوردهیکه در این شکل دی می شودزنجیرهايCu-O در هر دو مکان - O - 1 و O - 5 - تشکیل شده است که نشان دهنده فاز تتراگونال می باشد. شکلفاز4 ارتورومبیک III درx=0.32 و دمايT=0.03eV است بطوري که در این شکل دیده می شود در این فاز اتمهاي اکسیژن بصورت زنجیرهاي بطور دو ردیف در میان در مکانهاي O - 1 - قرار می گیرند بنابراین مشاهده می شود که با اضافه نمودن پتانسیل اندرکنشی V4 فاز دیگري در این ابررسانا تشکیل می شود.
شکل 5 نیز آرایش بدست آمده برايx=0.35 , T=0.03eV می باشد با دقت در این شکلفازده دی می شود که ارتورومبیکدرIIIحال تبدیل شدن به فاز تتراگونال می باشد تشکیل شدن تعدادي زنجیرهCu-O در مکانهابري O - 5 - دلالت شکل گیري فاز تتراگونال می باشد. بنابراین ما پیش بینی می کنیم در ابررساناي گرم YBa2Cu3O6+x در دمايT=0.03eV در محدوده0.25 p x p 0.35 فاز ارتورومبیکIII وجود خواهد داشت.شکل 6 نیز آرایش بدست آمده برايx=0.55 , T=0.04eV می باشد تشکیل زنجیره هاي Cu-O بطور یک ردیف در میان در مکانO - 1 - دلالت بر فاز ارتورومبیکII است این فاز ابررسانا با دماي گذارK٠۶ است.
شکل7 براي x=0.6 , T=0.04eV می باشد که نشاندهنده تشکیل قطعه زنجیره هاي Cu-O در مکانهاي O - 1 - است که حاکی از وجود فاز ارتورومبیکI است این فاز نیز ابررسانا با دماي گذارحدودK٩٠ می باشد.شکل٨ براي x=0.5 , T=0.08eV است در اینجا تشکیل قطعه زنجیره هاي Cu-O را در هر دو مکان O - 1 - و - O - 5 مشاهده می کنید که نشاند هنده فاز تتراگونال است این فاز ابررسانا نیست.شکل٩ آرایش بدست آمده براي x=0.5 , T=0.08eV است وجودقطعه زنجیره هاCu-O در هر دو مکان O - 1 - و - O - 5 فاز تتراگونال رابخوبی نشان می دهد.
