Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств
Методом рентгенофазного анализа исследован состав синтезированных образцов. Установлено, что синтезирован ВТСП Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox. Подтверждено сохранение кристаллической структуры. Для изучения влияния замещения кальция на цинк в Bi-Sr-Сa-Сu-O на сверхпроводимость исследованы температурные зависимости у...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2009
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117568 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств / В.М. Алиев, С.А. Алиев, С.С. Рагимов, Г.Дж. Султанов, А.Н. Мамедова // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1081-1084. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-117568 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1175682017-05-25T03:03:47Z Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств Алиев, В.М. Алиев, С.А. Рагимов, С.С. Султанов, Г.Дж. Мамедова, А.Н. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Методом рентгенофазного анализа исследован состав синтезированных образцов. Установлено, что синтезирован ВТСП Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox. Подтверждено сохранение кристаллической структуры. Для изучения влияния замещения кальция на цинк в Bi-Sr-Сa-Сu-O на сверхпроводимость исследованы температурные зависимости удельного сопротивления, теплопроводности и термоэдс. Установлено, что полученный в результате замещения состав Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox не теряет сверхпроводящие свойства (Т0 = 82 К). Показано, что замещение Ca на Zn приводит к повышению теплопроводности. Термоэдс Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox во всем исследованном интервале температур обладает р-типом проводимости, а в Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox тип проводимости меняется на электронный. Методом рентгенофазного аналізу досліджено склад синтезованих зразків. Установлено, що синтезовано ВТНП Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox. Підтверджено збереження кристалічної структури. Для вивчення впливу заміщення кальцію на цинк в Bi–Sr–Ca–Cu–O на надпровідність досліджено температурні залежності питомого опору, теплопровідності та термоерс. Установлено, що отриманий у результаті заміщення склад Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox не втрачає надпровідні властивості (Т0 = 82 К). Показано, що заміщення Ca на Zn приводить до підвищення теплопровідності. Термоерс Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox у всьому дослідженому інтервалі температур має р-тип провідності, а в Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox тип провідності змінюється на електронний. From the x-ray phase analysis of the compositions of synthetized specimens it was found that synthetized was HTSC Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox of a crystal structure. To gain a better understanding of the effect of substitution of Zn for Ca in Bi-Sr-Сa-Сu-O on superconductivity, the temperature dependences of specific resistivity, thermal conductivity and thermal electromotive force (EMF) are studied. It is established that the thus obtained crystal of Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox does not lose its superconducting properties (Т0 = 82 K) and that its thermal conductivity increases. Moreover, over the whole temperature range the thermal EMF of Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox has a p-type conduction while in Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox it is of a n-type one. 2009 Article Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств / В.М. Алиев, С.А. Алиев, С.С. Рагимов, Г.Дж. Султанов, А.Н. Мамедова // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1081-1084. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.72.Hs http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117568 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| spellingShingle |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Алиев, В.М. Алиев, С.А. Рагимов, С.С. Султанов, Г.Дж. Мамедова, А.Н. Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств Физика низких температур |
| description |
Методом рентгенофазного анализа исследован состав синтезированных образцов. Установлено, что синтезирован ВТСП Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox. Подтверждено сохранение кристаллической структуры. Для изучения влияния замещения кальция на цинк в Bi-Sr-Сa-Сu-O на сверхпроводимость исследованы температурные зависимости удельного сопротивления, теплопроводности и термоэдс. Установлено, что полученный в результате замещения состав Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox не теряет сверхпроводящие свойства (Т0 = 82 К). Показано, что замещение Ca на Zn приводит к повышению теплопроводности. Термоэдс Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox во всем исследованном интервале температур обладает р-типом проводимости, а в Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox тип проводимости меняется на электронный. |
| format |
Article |
| author |
Алиев, В.М. Алиев, С.А. Рагимов, С.С. Султанов, Г.Дж. Мамедова, А.Н. |
| author_facet |
Алиев, В.М. Алиев, С.А. Рагимов, С.С. Султанов, Г.Дж. Мамедова, А.Н. |
| author_sort |
Алиев, В.М. |
| title |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| title_short |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| title_full |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| title_fullStr |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| title_full_unstemmed |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| title_sort |
получение сверхпроводящей bi₂sr₂zncu₂ox керамики и исследование ее электрофизических свойств |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117568 |
| citation_txt |
Получение сверхпроводящей Bi₂Sr₂ZnCu₂Ox керамики и исследование ее электрофизических свойств / В.М. Алиев, С.А. Алиев, С.С. Рагимов, Г.Дж. Султанов, А.Н. Мамедова // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1081-1084. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT alievvm polučeniesverhprovodâŝejbi2sr2zncu2oxkeramikiiissledovanieeeélektrofizičeskihsvojstv AT alievsa polučeniesverhprovodâŝejbi2sr2zncu2oxkeramikiiissledovanieeeélektrofizičeskihsvojstv AT ragimovss polučeniesverhprovodâŝejbi2sr2zncu2oxkeramikiiissledovanieeeélektrofizičeskihsvojstv AT sultanovgdž polučeniesverhprovodâŝejbi2sr2zncu2oxkeramikiiissledovanieeeélektrofizičeskihsvojstv AT mamedovaan polučeniesverhprovodâŝejbi2sr2zncu2oxkeramikiiissledovanieeeélektrofizičeskihsvojstv |
| first_indexed |
2025-07-08T12:28:47Z |
| last_indexed |
2025-07-08T12:28:47Z |
| _version_ |
1837081799057997824 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11, ñ. 1081–1084
Ïîëó÷åíèå ñâåðõïðîâîäÿùåé Bi2Sr2ZnCu2O
x
êåðàìèêè è èññëåäîâàíèå åå ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ
Â.Ì. Àëèåâ, Ñ.À. Àëèåâ, Ñ.Ñ. Ðàãèìîâ, Ã.Äæ. Ñóëòàíîâ, À.Í. Ìàìåäîâà
Èíñòèòóò ôèçèêè ÍÀÍ Àçåðáàéäæàíà, ïð. Ã. Äæàâèäà, 33, ã. Áàêó, AZ 1143, Àçåðáàéäæàí
E-mail: v_aliev@bk.ru
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 12 äåêàáðÿ 2008 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 12 ôåâðàëÿ 2009 ã.
Ìåòîäîì ðåíòãåíîôàçíîãî àíàëèçà èññëåäîâàí ñîñòàâ ñèíòåçèðîâàííûõ îáðàçöîâ. Óñòàíîâëåíî,
÷òî ñèíòåçèðîâàí ÂÒÑÏ Bi2Sr2ZnCu2Ox. Ïîäòâåðæäåíî ñîõðàíåíèå êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû. Äëÿ
èçó÷åíèÿ âëèÿíèÿ çàìåùåíèÿ êàëüöèÿ íà öèíê â Bi–Sr–Ña–Ñu–O íà ñâåðõïðîâîäèìîñòü èññëåäîâàíû
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, òåïëîïðîâîäíîñòè è òåðìîýäñ. Óñòàíîâëåíî,
÷òî ïîëó÷åííûé â ðåçóëüòàòå çàìåùåíèÿ ñîñòàâ Bi2Sr2ZnCu2Ox íå òåðÿåò ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà
(Ò0 = 82 Ê). Ïîêàçàíî, ÷òî çàìåùåíèå Ca íà Zn ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ òåïëîïðîâîäíîñòè. Òåðìîýäñ
Bi2Sr2CaCu2Ox âî âñåì èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð îáëàäàåò ð-òèïîì ïðîâîäèìîñòè, à â
Bi2Sr2ZnCu2Ox òèï ïðîâîäèìîñòè ìåíÿåòñÿ íà ýëåêòðîííûé.
Ìåòîäîì ðåíòãåíîôàçíîãî àíàë³çó äîñë³äæåíî ñêëàä ñèíòåçîâàíèõ çðàçê³â. Óñòàíîâëåíî, ùî ñèí-
òåçîâàíî ÂÒÍÏ Bi2Sr2ZnCu2Oõ. ϳäòâåðäæåíî çáåðåæåííÿ êðèñòàë³÷íî¿ ñòðóêòóðè. Äëÿ âèâ÷åííÿ
âïëèâó çàì³ùåííÿ êàëüö³þ íà öèíê â Bi–Sr–Ca–Cu–O íà íàäïðîâ³äí³ñòü äîñë³äæåíî òåìïåðàòóðí³ çà-
ëåæíîñò³ ïèòîìîãî îïîðó, òåïëîïðîâ³äíîñò³ òà òåðìîåðñ. Óñòàíîâëåíî, ùî îòðèìàíèé ó ðåçóëüòàò³
çàì³ùåííÿ ñêëàä Bi2Sr2ZnCu2Oõ íå âòðà÷ຠíàäïðîâ³äí³ âëàñòèâîñò³ (Ò0 = 82 Ê). Ïîêàçàíî, ùî
çàì³ùåííÿ Ca íà Zn ïðèâîäèòü äî ï³äâèùåííÿ òåïëîïðîâ³äíîñò³. Òåðìîåðñ Bi2Sr2CaCu2Oõ ó âñüîìó
äîñë³äæåíîìó ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð ìຠð-òèï ïðîâ³äíîñò³, à â Bi2Sr2ZnCu2Oõ òèï ïðîâ³äíîñò³
çì³íþºòüñÿ íà åëåêòðîííèé.
PACS: 74.72.Hs Êóïðàòû íà îñíîâå Bi.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñâåðõïðîâîäèìîñòü Bi2Sr2ZnCu2Oõ, ýëåêòðîííàÿ ïðîâîäèìîñòü, òåðìîýäñ, òåïëî-
ïðîâîäíîñòü.
Ââåäåíèå
 ðàáîòàõ [1–7], ïîñâÿùåííûõ èçó÷åíèþ ðîëè
Ca â Bi-ñîäåðæàùèõ ÂÒÑÏ ìàòåðèàëàõ, ïîêàçàíî,
÷òî ïðè ÷àñòè÷íîé çàìåíå (äî 0 ≤ õ ≤ 0,5) Ca â ñèñòåìå
Bi–Sr–Ña–Ñu–O íà Nd, Eu, V, Fe, Yb, Ag, Zr, Hf òåìïå-
ðàòóðà ïåðåõîäà Òñ îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííîé,
à ñ ðîñòîì ñòåïåíè çàìåùåíèÿ (õ ≥ 0,5) íàáëþäàåòñÿ
ñèëüíàÿ äåãðàäàöèÿ âïëîòü äî ïîëíîãî èñ÷åçíîâåíèÿ
ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà â âèñìóòîâûõ ñèñòåìàõ.
 ëèòåðàòóðå òàêæå èìåþòñÿ ñâåäåíèÿ î ÷àñòè÷íîì çà-
ìåùåíèè ìåäè â èòòðèåâîé è âèñìóòîâîé ÂÒÑÏ êåðà-
ìèêàõ ðàçëè÷íûìè ìåòàëëàìè, â òîì ÷èñëå öèíêîì
[8,9]. Â ýòèõ ðàáîòàõ ïîêàçàíî, ÷òî çàìåùåíèå ìåäè
öèíêîì â èòòðèåâîé ñèñòåìå ïðèâîäèò ê äåãðàäàöèè
ñâåðõïðîâîäèìîñòè (ÑÏ). Òàêæå îòìå÷åíî, ÷òî ÷àñ-
òè÷íîå çàìåùåíèå äî 0,01 ÷àñòè ìåäè öèíêîì â
âèñìóòîâîé ñèñòåìå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ Òñ ìàòåðè-
àëà íà 10–15 Ê (íåñìîòðÿ íà áëèçîñòü èîííûõ ðàäèó-
ñîâ ýòèõ ìåòàëëîâ). Îòìåòèì, ÷òî ê íàñòîÿùåìó âðå-
ìåíè íå âûÿñíåíà ïðèðîäà âûñîêîòåìïåðàòóðíîé
ñâåðõïðîâîäèìîñòè è ýòî, ê ñîæàëåíèþ, çàäåðæèâàåò
ââåäåíèå öåëåíàïðàâëåííûõ èññëåäîâàíèé ïî ïîëó÷å-
íèþ íîâûõ êëàññîâ ÑÏ ìàòåðèàëîâ.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — èññëåäîâàíèå ïîëíîãî
çàìåùåíèÿ êàëüöèÿ öèíêîì â ñèñòåìå Bi–Sr–Ña–Ñu–O,
èçó÷åíèå ñòðóêòóðû ïîëó÷åííûõ ñîåäèíåíèé ìåòîäîì
ðåíòãåíîôàçíîãî àíàëèçà, à òàêæå èññëåäîâàíèå âëèÿ-
íèÿ òàêèõ çàìåùåíèé íà ýëåêòðîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà.
© Â.Ì. Àëèåâ, Ñ.À. Àëèåâ, Ñ.Ñ. Ðàãèìîâ, Ã.Äæ. Ñóëòàíîâ, À.Í. Ìàìåäîâà, 2009
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
Îáðàçöû Bi–Sr–Ña–Ñu–O è Bi–Sr–Zn–Ñu–O áûëè
ñèíòåçèðîâàíû â àòìîñôåðå âîçäóõà. Ñîîòíîøåíèå
èñõîäíûõ êîìïîíåíòîâ Bi2O3, SrCO3, CaCO3(ZnO),
CuO ñîîòâåòñòâóåò ñîîòíîøåíèþ 2:2:2:3. Èñõîäíûå
êîìïîíåíòû SrCO3, CaCO3 (ZnO) è CuO âíà÷àëå â òå-
÷åíèå 10 ÷ ñïåêàëèñü ïðè òåìïåðàòóðå 1173 Ê, çàòåì â
ïðîäóêò ðåàêöèè â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòåõèîìåòðèåé äî-
áàâëÿëè Bi2O3. Òåðìîîáðàáîòêó îáðàçöîâ îñóùåñòâ-
ëÿëè ïðè 1113 Ê â òå÷åíèå 12 ÷ ñ ïîñëåäóþùåé çàêàë-
êîé íà âîçäóõå.
Ðåíòãåíîôàçíûé àíàëèç ïðîâåäåí íà äèôðàêòîìåò-
ðå ÄÐÎÍ-3,0 ñ èñïîëüçîâàíèåì CuKα-èçëó÷åíèÿ.
Èçìåðåíèÿ óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρ, òåïëîïðîâîä-
íîñòè k è òåðìîýäñ ïîëó÷åííûõ îáðàçöîâ â èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð 65–300 Ê ïðîèçâîäèëèñü ÷åòûðåõçîíäî-
âûì ìåòîäîì íà ïîñòîÿííîì òîêå.
Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà íîâîé ñèñòåìû
Bi–Sr–Zn–Ñu–O áûëà èññëåäîâàíà ìåòîäîì ðåíòãåíî-
ôàçíîãî àíàëèçà â ñðàâíåíèè ñ ôàçîâûì ñîñòàâîì
Bi–Sr–Ña–Ñu–O. Ðåíòãåíîãðàììû ñèíòåçèðîâàííûõ
îáðàçöîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1. Àíàëèç èõ ïîêà-
çûâàåò, ÷òî îáà îáðàçöà — ìíîãîôàçíûå. Âèäíî,
÷òî â ñèñòåìàõ Bi–Sr–Ña–Ñu–O è Bi–Sr–Zn–Ñu–O
ïèêè, îòíîñÿùèåñÿ ê ôàçå 2212, ïðåîáëàäàþò íàä
ôàçîé 2223. Ñîäåðæàíèÿ ôàç 2212 è 2223 â ñèñòåìå
Bi–Sr–Zn–Ñu–O îïðåäåëåíû ïî ðåíòãåíîãðàììå ïî
ìåòîäèêå [10,11] è ñîñòàâëÿþò 70 è 30% ñîîòâåòñòâåí-
íî. Ïîìèìî ýòîãî, íà ðåíòãåíîãðàììå ïðèñóòñòâóþò
ïèêè îòäåëüíûõ ôàç èçëèøêîâ îêñèäîâ ìåòàëëîâ, âõî-
äÿùèõ â ñîñòàâ îáîèõ îáðàçöîâ. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå
è ðàñ÷åòíûå âåëè÷èíû ìåæïëîñêîñòíûõ ðàññòîÿíèé
äëÿ Bi2Sr2CaCu2Ox è Bi2Sr2ZnCu2Ox õîðîøî ñîãëà-
ñóþòñÿ ìåæäó ñîáîé. Äèôðàêöèîííûå ïèêè íà ðåíòãå-
íîãðàììå èíäèöèðóþòñÿ â îáúåìíî-öåíòðèðîíîé òåò-
ðàãîíàëüíîé ÿ÷åéêå ñ ïàðàìåòðàìè a = b = 3,81 � è ñ =
= 30,83 �.
Èññëåäîâàíèÿ ôàçîâîãî ñîñòàâà Bi–Sr–Ña–Ñu–O è
Bi–Sr–Zn–Ñu–O ìåòîäîì ðåíòãåíîôàçíîãî àíàëèçà
ïîçâîëèëè óñòàíîâèòü, ÷òî ïðè çàìåíå Ca íà Zn â Bi-
ñîäåðæàùèõ ÂÒÑÏ òåòðàãîíàëüíàÿ êðèñòàëëè÷åñêàÿ
ñòðóêòóðà ñîõðàíÿåòñÿ. Âñå èäåíòèôèöèðîâàííûå ïè-
êè ñîâïàäàþò ñ íåçíà÷èòåëüíûìè ñìåùåíèÿìè äèô-
ðàêöèîííûõ óãëîâ. Òàêèì îáðàçîì, íàìè ïîëó÷åíû
ñâåðõïðîâîäÿùèå êåðàìèêè ñîñòàâà Bi2Sr2ZnCu2Ox.
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé òåì-
ïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè óäåëüíûõ ñîïðîòèâëåíèé
Bi2Sr2CaCu2Ox è Bi2Sr2ZnCu2Ox . Êàê âèäíî, óäåëüíîå
ñîïðîòèâëåíèå Bi2Sr2CaCu2Ox â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ-
íèè äî 105 Ê èìååò ìåòàëëè÷åñêèé õîä, ïðè 78 Ê
ïðîèñõîäèò ñâåðõïðîâîäÿùèé ôàçîâûé ïåðåõîä (ÔÏ),
îòíîñÿùèéñÿ ê ôàçå 2212. Õàðàêòåð òåìïåðàòóðíîé çà-
âèñèìîñòè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ Bi2Sr2ZnCu2Ox
ïîêàçûâàåò, ÷òî çàâèñèìîñòü ρ(Ò) â íîðìàëüíîé ôàçå
èìååò ïîëóïðîâîäíèêîâûé õîä ñ ïåðåõîäîì â ÑÏ ñî-
ñòîÿíèå ïðè 82 Ê, ÷òî òàê æå ïîäòâåðæäàåò îáðàçîâà-
íèå ïðè ñèíòåçå â îñíîâíîì ôàçû 2212.
Èññëåäîâàíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè âûñîêîòåìïåðà-
òóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêîâ ïðåäñòàâëÿþò çíà÷èòåëü-
íûé èíòåðåñ, ïîñêîëüêó îíè ìîãóò äàòü äîïîëíèòåëü-
íóþ èíôîðìàöèþ î ìåõàíèçìå ñâåðõïðîâîäèìîñòè è
òåïëîïåðåíîñà â ýòèõ ìàòåðèàëàõ. Ñ ýòîé öåëüþ íàìè
èññëåäîâàíà òåïëîïðîâîäíîñòü Bi2Sr2CaCu2Ox è
Bi2Sr2ZnCu2Ox â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 70–300 Ê. Íà
ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè òåï-
ëîïðîâîäíîñòè. Ýëåêòðîííàÿ äîëÿ òåïëîïðîâîäíîñòè
k îöåíåíà ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèþ Âèäåìàíà–Ôðàíöà
(kå = LT/S, ãäå L — ÷èñëî Ëîðåíöà) c ó÷åòîì ñòåïåíè
1082 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
Â.Ì. Àëèåâ, Ñ.À. Àëèåâ, Ñ.Ñ. Ðàãèìîâ, Ã.Äæ. Ñóëòàíîâ, À.Í. Ìàìåäîâà
40 35 30 25 20
2 ,θ ãðàä
I,
o
.
òí
åä
.
0
1
8
,
B
i
S
r
C
a
C
u
O
2
2
2
3
x
0
0
,
B
i
S
r
C
aC
u
O
1
1
2
2
2
x0
0
,
B
i
S
i
Z
n
C
u
O
1
2
2
2
2
3
x
1
1
0
,
B
i
O
2
3
0
1
8
,
B
i
S
r
Z
n
C
u
O
2
2
2
3
x
0
1
7
,
B
i
S
r
Z
n
C
u
O
2
2
2
x
0
0
,
B
i
S
r
C
a
C
u
O
1
0
2
2
2
3
x
0
0
,
B
i
S
r
Z
n
C
u
O
1
0
2
2
2
3
x
0
1
5
,
B
i
S
r
C
aC
u
O
2
2
2
x
0
1
5
,
B
i
S
r
Z
n
C
u
O
2
2
2
x
0
1
3
,
B
i
S
r
C
a
C
u
O
2
2
2
3
x
0
0
8
,
B
i
S
r
C
aC
u
O
2
2
2
x
0
1
3
,B
i
S
r
Z
n
C
u
O
2
2
2
3
x
0
0
8
,
B
i
S
r
Z
n
C
u
O
2
2
2
x
0
0
B
i
S
r
C
a
C
u
O
1
2
2
2
2
3
x
1
1
0
,
B
i
O
2
3
1
1
4
,
C
u
0
2
1
Ðèñ. 1. Ðåíòãåíîãðàììû îáðàçöîâ: Bi2Sr2CaCu2Ox (1),
Bi2Sr2 ZnCu2Ox (2).
50 100 150 200 250 300
0
1
2
3
4
Ò, Ê
2
1
1
0
Î
ì
·ñ
ì
–
2
ρ,
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè óäåëüíîãî ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ îáðàçöîâ: Bi2Sr2ÑàCu2Ox (1), Bi2Sr2ZnCu2Ox (2).
âûðîæäåíèÿ è ìåõàíèçìà ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ. Ðàñ-
÷åò ïîêàçàë, ÷òî kå â Bi2Sr2CaCu2Ox íå ïðåâûøàåò
~4%, à â Bi2Sr2ZnCu2Ox îíà íè÷òîæíî ìàëà. Ýòè îöåí-
êè äàþò îñíîâàíèå ýêñïåðèìåíòàëüíóþ êðèâóþ k(Ò)
ïðèíÿòü çà òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü ðåøåòî÷íîé
òåïëîïðîâîäíîñòè. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî çàìåùåíèå
Ca íà Zn â Bi-ñîäåðæàùèõ ÂÒÑÏ ïðèâîäèò ê íåêîòî-
ðîìó ðîñòó òåïëîïðîâîäíîñòè Bi2Sr2ZnCu2Ox.
Íà îñíîâàíèè ïðåäñòàâëåííûõ äàííûõ ìîæíî
ïîëàãàòü, ÷òî ïîâåäåíèå k(Ò) â âèñìóòîâûõ ÂÒÑÏ
ñèëüíî îòëè÷àåòñÿ îò òåïëîïðîâîäíîñòè ìåòàëëîâ,
êðèñòàëëè÷åñêèõ äèýëåêòðèêîâ è êëàññè÷åñêèõ ïî-
ëóïðîâîäíèêîâ. Ýòè îñîáåííîñòè, â îñíîâíîì, ñâî-
äÿòñÿ ê ìàëîìó çíà÷åíèþ è î÷åíü ñëàáîé òåìïåðàòóð-
íîé çàâèñèìîñòè k. Íà íàø âçãëÿä, ýòî îáóñëîâëåíî
îòñóòñòâèåì ñòðîãîé êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû è
âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé äåôåêòîâ.
Âîçðàñòàíèå ðåøåòî÷íîé òåïëîïðîâîäíîñòè â
Bi2Sr2ZnCu2Ox â 1,2–1,3 ðàçà äàåò îñíîâàíèå çàêëþ-
÷èòü, ÷òî ïîëíîå çàìåùåíèå àòîìîâ Ca íà Zn íåñêîëü-
êî óìåíüøàåò êîíöåíòðàöèþ äåôåêòîâ è óëó÷øàåò êà-
÷åñòâî âèñìóòîâîé ÂÒÑÏ.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè òåðìîýäñ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4. Âèäíî, ÷òî â èñ-
õîäíîì, Ca-ñîäåðæàùåì îáðàçöå, çíàê òåðìîýäñ ñî-
îòâåòñòâóåò ð-òèïó ïðîâîäèìîñòè, ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû òåðìîýäñ ñëåãêà âîçðàñòàåò è ïðè ÔÏ
ðåçêî ïàäàåò äî íóëÿ.  îáðàçöàõ ñ Zn çíà÷åíèå S áîëü-
øå, ÷åì â îáðàçöå ñ Ñà (ðèñ. 4); íàáëþäàåòñÿ ñìåíà
çíàêà S íà îòðèöàòåëüíûé, ñ óìåíüøåíèåì òåìïåðàòó-
ðû S óáûâàåò è ïðè ÔÏ òàêæå ñíèæàåòñÿ äî íóëÿ. Ýòè
äàííûå óêàçûâàþò íà ñèëüíîå âûðîæäåíèå äûðîê â
èñõîäíîì, Ca-ñîäåðæàùåì îáðàçöå, ÷òî ïðèâîäèò ê
ìåòàëëè÷åñêîìó òåìïåðàòóðíîìó õîäó S(T).
Îòíîñèòåëüíî âåëè÷èíû è çíàêà òåðìîýäñ â Y-, Ta-,
Bi- è Hg-êóïðàòàõ â ëèòåðàòóðå èìåþòñÿ íåêîòîðûå
ñóæäåíèÿ.  ÷àñòíîñòè, â ðàáîòå [6] îòìå÷àåòñÿ, ÷òî
îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ïëîñêîñòè CuO2 îáóñëîâ-
ëèâàþò äûðî÷íóþ, à ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûå ïëîñ-
êîñòè (BiO)2 — ýëåêòðîííóþ ïðîâîäèìîñòü. Àâòîðû
[12–14] ñ÷èòàþò, ÷òî âåëè÷èíà è çíàê S îïðåäåëÿþòñÿ,
â îñíîâíîì, íå ÷èñëîì CuO-ïëîñêîñòåé, à êîíöåíòðà-
öèåé íîñèòåëåé çàðÿäà â ýòèõ ïëîñêîñòÿõ. Íàøè äàí-
íûå äàþò îñíîâàíèå ïîëàãàòü, ÷òî, äåéñòâèòåëüíî,
ïðè çàìåíå Ca íà Zn ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ îáðàçîâà-
íèÿ äîíîðíûõ óðîâíåé. Êîíå÷íî, òðóäíî óêàçàòü íà
êîíêðåòíûé ýëåìåíò, ñîçäàþùèé òàêîé óðîâåíü, íî
ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî ýòî îáóñëîâëåíî íåêîòîðûì îò-
êëîíåíèåì îò ñòåõèîìåòðèè òàêîãî ñëîæíîãî ñîñòàâà,
êàê Bi2Sr2CaCu2Ox.
Çàêëþ÷åíèå
 ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííîãî èññëåäîâàíèÿ ïîëó-
÷ å í û B i - ñ îä å ð æ à ù è å ÂÒ Ñ Ï ìàò å ð è à ë û ò è ï à
Bi–Sr–Zn–Ñu–O è óñòàíîâëåíî, ÷òî èçó÷åííûå îáðàç-
öû èìåþò n-òèï ïðîâîäèìîñòè. Ìåòîäîì ðåíòãåíî-
ôàçíîãî àíàëèçà ïîêàçàíî, ÷òî ïðè çàìåíå Ñà â ñîñòà-
âå Bi–Sr–Ña–Ñu–O íà Zn êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà
ñîõðàíÿåòñÿ.
1. A. Manthiram and I.B. Goodenough, Appl. Phys. Lett. 53,
420 (1988).
2. Y. Ando, K. Fukuda, S. Kondoh, M. Sera, M. Onoda, and
M. Sato, Solid State Commun. 67, 815 (1988).
3. M.N. Khan and M. Khizar, J. Mater. Sci. 34, 5833 (1999).
4. Ñ.À. Íåäèëüêî, È.Â. Ãîëóáåâà, Å.Ã. Çåíüêîâè÷, À.Ë.
Ìîðîç, Ë.Ô. Íåäèëüêî, ÓÕÆ 68, 82 (2002).
5. À.Â. Ãàðøåâ, Ìàòåðèàëû Ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåí-
öèè ñòóäåíòîâ è àñïèðàíòîâ ïî ôóíäàìåíòàëüíûì
íàóêàì, ÌÃÓ, âûï. 5, 341 (2000).
6. Kl.W. Yeh, J.Y. Gan, and Y. Huang, J. Gryst. Growth
269, 505 (2004).
7. Å.Ï. Ðîìàíîâ, Þ.Â. Áëèíîâ, Ñ.Â. Ñóäàðåâà, Ò.Ï. Êðè-
íèöèíà, È.È. Àêèìîâ, ÔÌÌ 101, 33 (2006).
Ïîëó÷åíèå ñâåðõïðîâîäÿùåé Bi2Sr2ZnCu2Ox êåðàìèêè è èññëåäîâàíèå åå ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1083
50 100 150 200 250 300
1,0
1,1
1,2
1,3
Â
ò/
(ñ
ì
·Ê
)
k
,1
0
–
2
Ò, Ê
1
2
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè òåïëîïðîâîäíîñòè
îáðàçöîâ: Bi2Sr2CaCu2Ox (1), Bi2Sr2ZnCu2Ox (2).
100 150 200 250 300
–12
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
S
,
ì
ê
Â
/Ê
Ò, Ê
2
1
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè òåðìîýäñ îáðàçöîâ:
Bi2Sr2CaCu2Ox (1), Bi2Sr2 ZnCu2Ox (2).
8. Í.Å. Àëåêñååâñêèé, À.Â. Ìèòèí, Ã.Ì. Êóçüìè÷åâà, Ò.Í.
Òàðàñîâà, Å.Ï. Õëåáíèêîâ, Â.Â. Åâäîêèìîâà, Ñâåðõïðî-
âîäèìîñòü 2, 60 (1989).
9. À.Ã. Ñàðêèñÿí, Â.Ì. Àðóòóíÿí, Ý.Â. Ïóòíûíü è äð.,
ÑÔÕÒ 3, 2071 (1990).
10. Ñ.Ñ. Ãîðåëèê, Þ.À. Ñêàêîâ, Ë.Í. Ðàñòîðãóåâ, Ðåíò-
ãåíîãðàôè÷åñêèé è ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèé àíàëèç,
ÌÈÑÈÑ, Ìîñêâà (1994), c. 109.
11. À.Ñ. Âàíåöåâ, Í.Í. Îëåéíèêîâ, Å.À. Ãóäèëèí, À.Â.
Êíîòüêî, À.Í. Áàðàíîâ, Þ.Ä. Òðåòüÿêîâ, Æóðí. Íåîðã.
Õèìèè 45, 1100 (2000).
12. H. Kontani, J. Phys. Soc. Jpn. 70, 2840 (2001).
13. H.J. Trodahl, Phys. Rev. B51, 6175 (1995).
14. È. Òîò, Ã.Õ. Ïàíîâà, Â.Ä. Ãîðîá÷åíêî, À.Â. Èðîäîâà,
Î.À. Ëàâðîâà, À.À. Øèêîâ, ÑÔÕÒ 3, 1821 (1990).
The preparation of the superconducting
Bi2Sr2ZnCu2O
x
ceramics and the investigation
of its electrophysical properties
V.M. Aliev, S.A. Aliev, S.S. Ragimov,
G.J. Sultanov, and À.N. Mamedova
From the x-ray phase analysis of the com-
positions of synthetized specimens it was found
that synthetized was HTSC Bi2Sr2ZnCu2Ox of a
crystal structure. To gain a better understanding of
the effect of substitution of Zn for Ca in
Bi–Sr–Ña–Ñu–O on superconductivity, the temper-
ature dependences of specific resistivity, thermal
conductivity and thermal electromotive force
(EMF) are studied. It is established that the thus
obtained crystal of Bi2Sr2ZnCu2Ox does not lose
its superconducting properties (Ò0 = 82 K) and that
its thermal conductivity increases. Moreover, over
the whole temperature range the thermal EMF of
Bi2Sr2CaCu2Ox has a p-type conduction while in
Bi2Sr2ZnCu2Ox it is of a n-type one.
PACS: 74.72.Hs Bi-based cuprates.
Keywords: superconductivity of Bi2Sr2ZnCu2Ox,
electron conductivity, thermal power, thermal con-
ductivity.
1084 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
Â.Ì. Àëèåâ, Ñ.À. Àëèåâ, Ñ.Ñ. Ðàãèìîâ, Ã.Äæ. Ñóëòàíîâ, À.Í. Ìàìåäîâà
|