Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ体系中的离子价键特性与超导电性

基于中子散射实验结果,应用键价计算方法研究了Y_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-δ(x=0,0.2,0.4,0.6)体系中离子的价键特性。对Cu(1),Cu(2)及Y(Pr)的键价和计算结果表明,Cu(2)的键价和与超导临界温度(T_c)之间存在着强烈的关朕。在氧含量基本保持不变的情况下,随Pr含量的增加,体系中电荷分布发生改变,Cu(1),Cu(2)的键价和下降,Y(Pr)的键价 关键词：     

YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中的Pr替代效应

报道了YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)(0≤x≤0.15)体系的超导电性和正常态输运性质的测量。实验结果表明随着Pr在Ba晶位替代量的增加,超导转变临界温度T_c和由Hall系数推算的荷电载流子浓度P_H均单调下降。通过与Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)和Nd_(1 x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)体系的比较研究,作者发现上述三个体系的T_c变化均与载流子浓度的变化相关联。作者进而提出,在YBa_(2-x)Pr_xCu_3O_(7-δ)体系中Pr的空穴填充效应导致可迁移空穴浓度下降,从而压制T_c;而在Y_(2-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-δ)体系中载流子浓度的下降则是主要来源于Pr替代对空穴的局域作用,T_c同样被压制。Pr的拆对效应不明显。     

YBa_2Cu_3O_y中对Y位与Cu(Ⅰ)位取代导致的空穴浓度变化

本文研究Co对Cu(I)和Ca对Y作取代时,YBa_2Cu_3O,系统中的空穴浓度、晶体结构和超导临界温度随掺杂量的变化关系及其起源。结果表明,上述取代对体系中的Cu-O平面上的空穴浓度P_(sh)都有重要影响,但其作用和方式是不同的。前一种取代主要是通过对空穴的复合和增强对空穴的局域化而使P_(sh)下降:后者则具有明显的退局域化作用,从而使得P_(sh)上升。当两种取代同时进行时,局域化作用不再是影响P_(sh)的因素,P_(sh)的增加来源于体系的总的空穴浓度的增加。还就超导电性与P_(sh)的关系作讨论。     

Anderson局域化不是铜氧化合物高温超导电性变化的原因

通过对高温超导体中的元素替代效应进行分析,指出无论是在 CuO_2平面的元素替代还是不在 CuO_2平面的元素替代都不能用无序引起的载流子局域化来解释超导电性的变化和正常态性质变化.认为对超导电性根本负责的是 CuO_2平面中一定浓度的 O_(2p)空穴与 Cu3d轨道未配对的 dx~2-y~2电子的某种结合状态.     

YBa_2(Cu_(1-x)Ni_x)_3O_(7-y)中Ni替代少量Cu对电子结构及超导电性的影响

本文用Recursion方法计算了YBa_2Cu_3O_7及Ni替代其中Cu(2)晶位后的电子结构态密度,认为Ni替代后使得CuO_2面上空穴载流子浓度增加,这是破坏高温超导电性的重要原因之一。     

YBa2Cu3O7—δ体系CuO2平面外的元素替代效应

制备了123单相的 Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-ε),YBa_(2-x)M_xCu_3O_(7-ε)(M=Sr,Ca)和 YBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-δ)的系列样品,并测量了 T_c 及载流子浓度 nH.综和其他实验结果如 XAFS、中子衍射、XPS 和 Raman 谱等,总结得到:CuO_2平面外的元素替代使得晶格中 O(4)原子偏离其在 YBa_2Cu_3O_7中的最佳位置,导致部分空穴局域于 Ba 位或 CuO 链,因而降低体系中可动空穴的浓度.在这种情况下体系 T_c 的压制主要源自可动空穴浓度 PH 的减少.对加压情况下的退局域化作用作了讨论.     

YBa_2Cu_3O_7中Cu、O离子价态的研究

采用不同的原子集团模型研究了 YBa_2Cu_3O_7高 Tc 超导材料中 Cu、O 离子的价态,用局域密度泛函理论自洽求解单电子方程得到系统的电子结构及离子价态.详细讨论了原子集团周围环境离子的电子分布对原子团内 Cu、O 离子价态的影响.结果表明,Cu 离子均为+2价,空穴分布在氧上,这与实验结果一致.在四种氧位中,空穴主要分布在 Ba-O 层内的O(4)上,空穴的分布易受原子团周围离子的电子分布变化的影响.     

YBa2Cu3Oy中对Y位与Cu(Ⅰ)位取代导致的空穴浓度变化

本文研究Co对Cu(I)和Ca对Y作取代时,YBa₂Cu₃O_y系统中的空穴浓度、晶体结构和超导临界温度随掺杂量的变化关系及其起源。结果表明,上述取代对体系中的Cu-O平面上的空穴浓度P_sh都有重要影响,但其作用和方式是不同的。前一种取代主要是通过对空穴的复合和增强对空穴的局域化而使P_sh下降:后者则具有明显的退局域化作用,从而使得P_sh上升。当两种取代同时进行时,局域化作用不 关键词：     

掺Pr的Y-Ba-Cu-O体系超导体的红外光谱研究

本文报道了对Pr_xY_1-xBa₂Cu₃O_7-δ体系超导体红外光谱研究的结果。发现在整个光谱范围内(中红外和远红外),Pr含量增加的直接结果是大部分反射峰的强度增强。在远红外区,Y原子的“指纹”性声子190cm^-1峰的频率位置与Pr含量无关,证明了Pr在该体系中价态要比Y的+3价高,介于+3价与+4价之间。通过对各个声子结构的指认,我们发现:随Pr含量增高,声子活性增强的振动模必定是属于CuO₂面内的或与CuO₂平面平行的振动模,与YBa₂Cu₃O_7-δ体系中减少氧的情况类似。这意味着CuO₂面内的振动对于高温超导性的重要作用。 关键词：     

空穴注入法掺杂对La_(2-x)Sr_xCu_(0.94)Ti_(0.06)O_4体系微结构的影响(英文)

本文首先在最佳掺杂的La1.85Sr0.15CuO4体系中用6%的Ti 4+取代Cu2+使其超导电性完全消失,然后用空穴注入法掺杂成功地合成了La2-xSrxCu0.94Ti0.06O4(0.15≤x≤0.39)系列多晶样品,并用X光衍射、红外透射光谱和拉曼光谱等实验手段对样品的结构、微结构以及样品中CuO6八面体的振动模进行了系统地研究.红外透射光谱和拉曼光谱测量研究结果表明,被注入的空穴将补偿那些围绕在杂质Ti周围的电子,这将导致Ti的有效价态降低并弱化CuO2面上的不对称性,使那些近邻杂质的被局域化的空穴重新变成巡游载流子,进而将重新开始对超导电性负责.     

共振X射线衍射研究高温超导Sr_2CuO_(3.4)晶体中的调制结构

为了进一步研究Sr_2CuO_(3.4)高温超导样品中调制结构与超导电性关系,本文对其调制结构形成机制提出了一种新的解释.采用同步辐射共振X射线衍射技术在Cu K边附近探测调制结构随入射光能量的变化,探测到Cu~(2+), Cu~(3+)变价有序,并用于解释Sr_2CuO_(3.4)高温超导样品中调制结构的形成机制.实验结果表明,氧空位既占据顶角位置又存在于CuO_2面内,氧空位的有序排布造成变价铜离子有序,这种有序结构与其超导电性相关.     

Tunable superconductivity in parent cuprate Pr_2CuO_(4±δ) thin films

We studied the role of oxygen in Pr2 CuO_(4±δ) thin films fabricated by the polymer assisted deposition method. The magnetoresistance and Hall resistivity of Pr2 CuO_(4±δ) samples were systematically investigated. It was found that with decreasing oxygen content, the low-temperature Hall coefficient(RH) and magnetoresistance changed from negative to positive, similar to those with the increase of Ce-doped concentration in R_(2-x)Ce_x CuO_4 (R = La, Nd, Pr, Sm, Eu). In addition, we observed that the dependence of the superconducting critical temperature Tc with RH for the Pr_(2-x) Ce_x CuO_4 perfectly overlapped with that of Pr_2 CuO_(4±δ) . These findings point to the fact that the doped electrons induced by the oxygen removal are responsible for the superconductivity of the T-phase parent compounds.     

高Tc氧化物超导体的元素替代效应(Ⅱ)

本文对Bi-系高Tc氧化物超导体的元素替代效应进行了系统的评述。对由于元素替代所引起的晶体结构、氧含量、空穴浓度和超导临界温度等参量的变化进行了重点讨论。总结出元素替代的两种机制,即CuO_2平面外原子格点上以改变迁移载流子浓度为主要特征的和在CuO_2平面内Cu的格点上以破坏局部磁有序、产生直接拆对作用为特征的替代效应。     

新块材超导体Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ(0.4≤x≤0.6)的高压合成与超导电性

采用高温高压合成方法，合成出了Pr_1-xCa_xBa₂Cu₃O_7-δ(0.4≤x≤0.6) 系列块材超导体，在缺氧的Pr_0.5Ca_0.5Ba₂Cu₃O_7-δ四方123结构样品中得到了T_c为98K.实验结果表明Pr在123结构中的价态为大于3+的混合价态，因而空穴填充和杂化导致的载流子局域化是Pr抑制123相超导电性的关键因素. 关键词：     

Y1-xRxBa2Cu3O7-δ体系R=Eu、Gd)的正电子寿命和超导性研究

本文报道了对Y1-xRxBa2Cu3O7-δ(R=Eu、Gd)两个系列样品的超导电性研究结果.首先,发现随着Eu、Gd掺杂量x的增加,Y1-x〗EuxBa2Cu3O7-δ和Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ的晶胞体积均随之增大,但所有样品均保持与Y-123样品相同的单相正交结构;正电子平均寿命实验结果表明Cu-O链处局域电子密度ne随Eu、Gd掺杂浓度x的增加而减小,说明Eu、Gd对Y位的替代引起晶胞结构参量的变化不仅改变了Y位的电子密度,同时也影响了Cu-O链周围的电子密度分布;超导转变温度T\-c随Eu、Gd掺杂浓度x增加而略有增加,反映了Eu、Gd掺杂虽然改变了体系的局域电子结构,但没有破坏超导所需的Cu-O链与CuO2面之间的耦合;Y位掺杂体系的超导电性与掺杂离子的磁性无关,而与掺杂离子的半径有关.     

YBCO中钙掺杂对CuO_2面空穴浓度的影响

本文通过固相反应法制备了(Y1-xCax)Ba2Cu3O7-δ(x=0,0.06,0.12)多晶样品并在流动氧气下退火,研究了Ca掺杂对超导体CuO2面空穴浓度的影响.热重分析结果显示,相同退火条件下Ca2+/Y3+替代所引入的空穴不会被氧含量的降低所完全补偿.热电势测量数据显示,低温退火就可使未掺杂样品处于"临界掺杂浓度",而低剂量Ca掺杂则有可能降低CuO2面的空穴浓度.观察发现无论是否掺Ca样品的p(δ)函数都呈非线性关系,可能来源于CuO1-δ链的有序性.计算显示Ca2+/Y3+替代可能降低材料的超导性能.     

Zr基大块非晶中添加元素对非晶形成能力及耐蚀性的影响

运用实空间递归方法研究了添加元素Nb,Ta,Y,La对Zr基非晶合金的非晶形成能力和耐腐蚀性能的影响.用计算机编程构造了Zr基非晶中初始晶化相Zr₂Ni的原子结构模型,用Zr₂Ni中的二十面体原子团簇模拟非晶中的二十面体团簇.计算了替代二十面体中心或顶角位置原子前后Ni,Zr及合金元素的局域态密度、团簇中心Ni与近邻Zr原子及Ni与替代元素Nb,Ta,Y,La间的键级积分,还计算了合金元素替代前后团簇的费米能级.局域态密度计算结果表明：合金元素Cu占据二十面体团 关键词： 电子结构 Zr基大块非晶 非晶形成能力 耐蚀性     

Y位元素对超导电性的作用

测定了 Y_(1-x)M_xBa_2Cu_3O_(7-y)(M=D_y,G_d,Pr;x=0—1)体系的晶体结构,R(T)关系,氧含量,晶格能以及含 Pr 体系的载流子浓度,研究了它们之间的关联.发现在这些体系中,T_c与晶格能之间有良好的对应关系,含 Pr 体系中存在强烈的电子态局域化效应.通过仔细分析,作者认为,Y 位元素不仅起维持123相结构的作用,而且能改变正负离子之间的耦合强度,从而影响体系的超导电性.     

(Y,La,Sc)-Ba-Cu-(O,F)超导体的电子结构,化学键与超导电性的量子化学研究

用非限制性CNDO/2计算方法和镶嵌簇模型,研究了(Y,La,Sc)-Ba-Cu-(O,F)中的电荷分布与键性,以及每种元素的作用,指出了Ba在这类超导体中起到对Cu原子上电荷调节及导致氧缺位的作用;Cu与O分别提供d及p轨道构成满带最高占领轨道;F代O使铜氧面上原子间耦合作用加强,有利于使T_c提高;Y位元素改变元胞中成键原子双原子能,特别是Sc取代Y或La都有Sc-Cu共价成键的明显效应,使层状结构破坏,这可能是ScBa_2Cu_3O_y无液氦温区超导电性的主要原因。     

La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_xCuO_4超导电性的反常特性

分析并讨论了La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列单相性样品(x=0．08～0．25)的晶体结构和超导电性。结果表明,晶体结构随着Sr掺杂量的变化规律与La_(2-x)Sr_x CuO_4系列相似。超导电性方面,La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列超导转变温度均远小于相应的La_(2-x)Sr_xCuO_4系列组分。同La_(1．875)Ba_(0．125)CuO_4相似,La_(1．48)Nd_(0．4)Sr_(0．12)CuO_4处出现显著的极小值8K但高于La_(1．875)Ba_(0．125)CuO_4。La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列的超导电性明显与La_(2-x)Sr_x CuO_4系列有着不同的特性,虽然同La_(2-x) Ba_xCuO_4系列相似但仍有区别。我们从其晶体结构的反常变化的角度对La_(1．6-x)Nd_(0．4)Sr_x CuO_4系列反常的超导电性做了初步的解释。