Superconducting and structural properties of iron-containing YBCFO ceramics.pdf Система высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) YBa2Cu3-yFeyO7-x(YBCFO) продолжает привлекать большое внимание исследователей, так как обнаруженный в ней эффект сосуществования магнетизма и сверхпроводимости получает подтверждение в новых экспериментах [1, 2]. Однако, несмотря на большое количество работ, остается открытым ряд вопросов, в том числе о зависимости сверхпроводящих параметров YBCFO от концентрации железа. Цель настоящей работы - изучение зависимости структурных и сверхпроводящих свойств состава YBCFO от концентрации железа и стехиометрии кислорода. Образцы соединения YBa2Cu3-yFeyO7-x с различным содержанием железа у и кислорода 7-x синтезированы по известной керамической технологии [3] из смеси оксидов иттрия, железа и меди с карбонатом бария в течение 24 ч при температуре 920 С на воздухе с последующим спеканием и отжигом в атмосфере кислорода при температуре 450 С в течение 20 ч и медленным охлаждением в кислороде. Содержание железа у = 0.02, 0.04, 0.08, 0.15 и кислорода (7-x) = 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7 определялось по специальной программе PHI-RHO-Z путем математической обработки характеристических рентгеновских энергодисперсионных спектров. Энергодисперсионные спектры получены с помощью рентгеновского спектрометра с энергетической и волновой дисперсией типа JXA-8200, встроенного в сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM 5910 [4]. Для проведения исследований электрофизических характеристик применялся четырехзондовый метод. Измерения зависимости нормированного удельного электрического сопротивления образцов (Т)/ (300) в диапазоне температуры 80-100 К были выполнены при силе тока 1-104 мкА. На рис. 1 представлены экспериментальные зависимости (Т)/ (300) объекта исследования. Рис. 1. Температурная зависимость нормированного удельного электрического сопротивления образцов с различным содержанием железа Из рис. 1 видно, что для всех образцов наблюдается переход в сверхпроводящее состояние. Критическая температура сверхпроводящего перехода ТС определена по уровню 0.5ρ(Т)/ρ(300) из температурных зависимостей удельного электросопротивления вблизи перехода в сверхпроводящее состояние. Ширина сверхпроводящего перехода ΔТС определена по разности уровней 0.9r(T))/ρ(300) и 0.1r(T))/ρ(300). Значения сверхпроводящих параметров ТС и ΔТС приведены в таблице. При увеличении концентрации железа понижается критическая температура сверхпроводящего перехода и повышается ширина сверхпроводящего перехода. Исследование кристаллографических характеристик проводилось на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6 с использованием CuKα-излучения. Параметры кристаллической решетки определялись по центрам тяжести рефлексов (00l), профили которых измерялись поточечно с шагом 2'. Параметры элементарной ячейки и сверхпроводящего перехода для образца YBa2Cu3-yFeyO7 y a, Å b, Å c, Å ТС, К ΔТС, К 0.02 3.821 3.861 11.681 91.2 2.5 0.04 3.867 3.870 11.675 89.5 2.8 0.08 3.870 3.881 11.665 87.7 3 0.15 3.872 3.892 11.657 86.1 4 При этом среднеквадратичная ошибка измерения интенсивности в каждой точке профиля рефлекса составляла 0.2%. Структурное совершенство образцов характеризовалось углами разориентации кристаллических осей а, b, с [5]. Дифракционные спектры измеряли при нескольких углах рассеяния, что позволяло оптимизировать условия по интенсивности и разрешению для разных интервалов межплоскостных расстояний. Полученные структурные данные свидетельствует о том, что даже при высоких концентрациях железа структура соединения YBa2Cu3-yFeyO7-x остается практической неизменной. Анализ данных рентгено-дифрактометрического исследования показал полную однофазность образца и его приднадлежность к ромбической структуре.

Скачать электронную версию публикации