چکیده

خواص ساختاري و الکتریکی ترکیبات GdBa2Cu3-xCrxO7-δ با آلایشهاي ( ( ۰ ≤ x ≤ ۰٫۳ 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 ۹۲°K براي x=0 به ۲۲°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 ۳d، همدوره با مس، شاید موثرترین روش براي کشف و بررسی بیشتر نقش مس در ابررسانایی ساختار ۱۲۳ باشد. انتخاب این عناصر بدلیل اندازه یونی

و ساختار اوربیتالی مشابه آنها با مس است.

تحقیقات فراوانی بر روي جانشینی مس در ساختار ۱۲۳ با تعداد

زیادي از عناصر انجام شدهاست،[۱ ۲] و از جمله مواردي که در این جاشینیها مورد توجه بودهاست، محل جانشینی این عناصر

است؛ چون در ساختار ۱۲۳ دو مکان Cu1، و Cu2 وجود دارد

شکل۱، 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[۲] ؛ 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

۲۱۱ مقاله نامه کنفرانس فیزیک ایران ۱۳۸۵

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:۱ساختار 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 ۹۹,۹ با ترکیب جرمی مناسب با یکدیگر مخلوط شده و بهمدت ۲-۱ ساعت ساییده شدند تا در ریزترین اندازه ممکن با هم مخلوط شده و همگن شوند سپس در دمايœC

۸۵۰ براي مدت ۲۴ ساعت تکلیس شدند و براي رسیدن به کیفیت مطلوبتر مراحل سایش و تکلیس دوباره تکرار شدند. پودرهاي

بدست آمده تحت فشار۱۰ ton/cm2 بصورت قرص پرس شدند و

در دماي ۹۳۰œ C بمدت ۳۶ ساعت تحت شارش اکسیژن کلوخهسازي شدند. سپس با آهنگ۱۰ œ C/min دماي کوره تا

دماي اتاق پایین آمده و براي جذب اکسیژن، در دماهاي ۶۵۰ œC

و ۵۵۰ و۴۵۰ هر یک بمدت ۱ 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 ۱۲۳ 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 ۲۰œK انجام

شد و تغییرات رفتار مقاومت بر حسب دماي نمونهها بدست آمد.

نتایج و بحث

با اندازهگیري مقاومت الکتریکی نمونهها، نتایج شکل۲ بدست

آمدهاست.

X=0.3 0.4

۰٫۳ mm).
X=0.1 X=0.25 0.2
X=0.05 Ω

X=0 X=0.2 (ρ
۰٫۱
X=0.15

۰
۳۰۰ ۲۰۰ ۱۰۰ ۰
T(K)

شکل:۲ 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 شکل۲ 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.(۳ همچنین پهناي گذار هم افزایش یافته است، که در جدول۱ آمده است.