Вышедшие номера
Особенности зарядового распределения в решетке PrBa2Cu3O7
Мастеров В.Ф.1, Насрединов Ф.С.1, Серегин Н.П.1, Серегин П.П.1, Давыдов А.В.2, Кумзеров Ю.А.2
1Санкт-Петербургский государственный технический университет, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Поступила в редакцию: 20 декабря 1996 г.
Выставление онлайн: 19 июня 1997 г.

Соединения RBa2Cu3O7 (R --- редкоземельный металл (РЗМ) или иттрий ) со структурой перовскита являются сверхпроводниками с температурой перехода Tc~90 K [1]. Исключение составляет соединение PrBa2Cu3O7, причем аномальное поведение последнего связывается либо с четырехвалентностью Pr, либо с антиструктурным замещением Pr3+ и Ba2+ [2]. Несмотря на большое число исследований, эта проблема остается нерешенной. Выбор между указанными выше моделями может быть сделан на основе данных эмиссионной мессбауэровской спектроскопии на изотопе 155Eu(155Gd), полученных нами для твердых растворов R1-xEuxBa2Cu3O7 (R=Tm, Y, Dy, Gd, Eu, Sm, Nd, x<10-3) [3], и данных абсорбционной мессбауэровской спектроскопии на изотопе 155Gd, полученных для соединения GdBa2Cu3O7 [4] и для примесных атомов гадолиния в узлах Pr орторомбической решетки PrBa2Cu3O7 [5]. Мессбауэровские спектры перечисленных керамик отвечают ионам Gd3+ в узлах РЗМ и в области температур выше температуры антиферромагнитного упорядочения подрешетки РЗМ, спектры представляют собой квадрупольные дублеты с расщеплением W = (1/2)|eQVzz|(1-gamma)(1+eta2/3)1/2, где Q --- квадрупольный момент ядра 155Gd в основном состоянии (Q=1.59b [4]), eta=(Vxx-Vyy)/Vzz --- параметр асимметрии тензора градиента электрического поля (ГЭП), создаваемого ионами кристаллической решетки на ядре 155Gd, Vxx, Vyy, Vzz --- компоненты диагонализированного тензора кристаллического ГЭП, gamma --- коэффициент Штернхеймера для иона Gd3+. [!b] [scale=1.03]n637.eps Зависимость экспериментальной величины квадрупольного расщепления |W| мессбауэровских спектров 155Gd от расчетного параметра тензора кристаллического ГЭП |w| в узлах R соединений RBa2Cu3O7. 1 --- расчет по модели (1), 2 --- расчет по модели (2). Использованы экспериментальные данные [3-5]. Расчет тензора кристаллического ГЭП может быть проведен в приближении точечных зарядов, если известны постоянные решетки (a,b,c) и координаты атомных плоскостей в элементарной ячейке (z(Ba), z(Cu2), z(O1), z(O2,O3) ). Для соединений RBa2Cu3O7 (R=Tm, Y, Dy, Gd, Eu, Sm, Nd) с орторомбической структурой такие данные приведены в [6], тогда как для орторомбического PrBa2Cu3O7 известны только постоянные решетки [5]. Для определения координат атомов в орторомбической решетке PrBa2Cu3O7 мы предположили, что существует линейная зависимость между вышеупомянутыми координатами атомных плоскостей и радиусом ионов R3+. В пользу существования таких линейных зависимостей свидетельствует тот факт, что экстраполяция зависимостей параметров a,b,c от r к ионному радиусу Pr3+ (r=1.013 Angstrem [7]) дает значения a=3,875, b=3.912, c=11.75 Angstrem, что находится в прекрасном согласии с данными [5]: a=3.874, b=3.912, c=11.74 Angstrem. Взятые из [6] данные по координатам атомных плоскостей мы обработали по методу наименьших квадратов и экстраполяцией прямых к ионному радиусу Pr3+ получили для решетки PrBa2Cu3O7 значения z(Ba)=0.1830, z(Cu2)=0.3511, z(O1)=0.156 и z(O2,O3)=0.371 (ионные радиусы R3+ взяты из [7]. Для расчетов тензора кристаллического ГЭП мы использовали распределение зарядов по узлам решеток RBa2Cu3O7 из нашей работы [3] [b] &R3+Ba22.05+Cu(1)2.16+Cu(2)2.15+ &O(1)22.17-O(2)22.01- O(3)21.90-O(4)1.38-. (1) На рисунке приведена зависимость экспериментальной величины |W| от расчетной величины |w|: w=Vzz(1+eta2/3)1/2 для соединений RBa2Cu3O7 (R=Tm, Dy, Y, Gd, Eu, Sm, Nd). Эта зависимость описывается прямой, что и следовало ожидать для зонда 155Gd3+, для которого ГЭП создается только ионами кристаллической решетки. Из линейной зависимости выпадает только точка, отвечающая соединению PrBa2Cu3O7. Мы провели расчет тензора кристаллического ГЭП в узлах Pr решетки PrBa2Cu3O7 для модели частичного взаимного замещения ионов Pr3+ и Ba2+ l[ Pr3+0.9Ba2.05+0.1 r] l[ Ba2.05+1.9Pr3+0.1 r] (2) (зарядовые состояния атомов меди и кислорода остаются неизменными). Как видно из рисунка, такой расчет позволяет получить согласие экспериментальных и расчетных данных для соединения PrBa2Cu3O7. Предположение о стабилизации в структуре соединения PrBa2Cu3O7 ионов Pr4+ (с соответствующим изменением зарядового состояния атомов O(4) до O2- ) приводит к возрастанию |w| и к еще большему рассогласованию экспериментальных и расчетных величин для соединения PrBa2Cu3O7. Работа выполнена при финансовой поддержке Конкурсного центра фундаментального естествознания при Санкт-Петербургском государственном университете (грант N 95-0-7.0-80).
  1. R.L. Cava, B. Batlogg, R.B. van Dover, D.W. Murphy, S.A. Sunshine, G.P. Espinosa. Phys. Rev. Lett. 58, 1676 (1987)
  2. G. Hilsher, E. Holland-Moritz, T. Holuhar, H.-D. Jostarndt, V. Nekvasil, G. Schaudt, U. Walet, G. Fillion. Phys. Rev. B49,535 (1994)
  3. V.F. Masterov, F.S. Nasredinov, N.P. Seregin, P.P. Seregin, M.A. Sagatov. J. Phys. Cond. Matter. 7, 2345 (1995)
  4. G. Wortmann, A. Kolodziejczyk, M. Bergold, G. Stadermann, C.T. Simmons, G. Kaind. Hyperfine Interact 50, 555 (1989)
  5. G. Wortmann, I. Felner. Solid State Commun. 75, 981 (1990)
  6. J.M. Tarascon, W.R. McKinnon, L.H. Greene, G.W. Hull, E.M. Vogel. Phys. Rev. B36, 226 (1987); Y. le Page, T. Siegrist, S.A. Sunshine, L.F. Schneemeyer, D.W. Murphy, S.M. Zahurak, J.V. Waszczak, W.R. McKinnon, J.M. Tarascon, G.W. Hull, L.H. Greene. Phys. Rev. B36, 3617 (1987)
  7. A. Ladelli, A. Palenzona. In: Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earth / Ed. K.A. Geschneidner. London (1979). V. 2. P. 1

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.