Загальні відомості про надпровідність, Особливості кристалічної структури - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Особливості кристалічної структури

Аналіз вже наявних відомостей про будову і склад ВТНП дозволив зробити ряд узагальнень. По-перше, практично всі вони є складними шаруватими Cu-вмісними оксидами, структура яких включає киснево-дефіцитні перовскитні блоки. В даний час відповідальним за надпровідність в купратах рахують саме мідь-кисневий шар CuO2 у якому атоми міді утворюють квадратну сітку розташовуються в її вузлах, тоді як атоми кисню знаходяться на лініях, що сполучають ці вузли. Електрони атомів міді і кисню, створюючі зв'язки в такому шарі, делокалізовані, тобто не належать якому-небудь з атомів шару. Тому з'єднання, що містять в своїх структурах шари (CuO2), можуть мати металевий тип провідності. Надпровідність при температурах нижче за критичну виникає при "допировании" шарів CuO2 Оптимальною кількістю носіїв заряду, яка відбувається при впорядкуванні кисневих атомів і вакансій після досягнення ВТНП-фази певної кисневої нестехіометрії, при гетеровалентному легуванні, при додатковому зовнішньому тиску і т. д. Експериментально встановлено, що для виникнення надпровідності необхідно, щоб формальний ступінь окислення міді в цих шарах з узагальненими електронами трохи відрізнявся від +2 і знаходилася в діапазонах від +2,05 до +2,25 (діркові надпровідники - 123, Bi-, Tl-сімейства) або від +1,8 до +1,9 (електронні надпровідники - сімейство фаз типу Nd2CuO4). Іншим важливим параметром, що визначає надпровідні властивості, є довжина зв'язку між атомами міді і кисню в шарі, яка повинна знаходитися в інтервалі 0.19-0.197 нм при відстані між найближчими атомами міді - 0.380-0.394 нм. Атоми міді можуть бути також пов'язані з атомами кисню, розташованими в сусідніх шарах, проте ці зв'язки повинні бути істотно довші і перевищувати 0.22 нм. Іншими словами, в структурах надпровідних купратів реалізуються нерівноцінні хімічні зв'язки: сильні зв'язки в площині шару СuO2 і значно слабкіші - перпендикулярно цим шарам. Як наслідок, ці структури є шаруватими, тоді як каркасні складні оксиди міді - перовскити МВО3 з хімічними зв'язками, рівноцінними в трьох напрямах, надпровідниками не є. Оскільки кристалічна структура не може складатися тільки з однойменно заряджених фрагментів (шари CuO2), для виконання умови електронейтральності необхідне існування інших, омпенсуючих зарядожених шарів, або присутність між "надпровідними площинами" CuO2 діелектричних прошарків. Наявність в цих прошарках іонів, що легко поляризуються (наприклад, Ca2+Sr2+Ba2+) може бути використано "дірками", що знаходяться в шарі CuO2 для утворення куперівської пари при переході в надпровідний стан. Так, в більшості відомих надпровідників чергуються шари CuO2 І шари BaO, SrO, TlO+BiO+Ca2+Y3+ і ін. Якщо в структурі змінюється число шарів CuO2 то утворюються гомологічні ряди з'єднань, що мають споріднену будову. В останньому випадку одержані шаруваті кристалічні структури будуть стійкі, якщо кожен шар в них геометрично співпадає з вище - і нижчележачими шарами.

Похожие статьи




Загальні відомості про надпровідність, Особливості кристалічної структури - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Предыдущая | Следующая