hrvatski

Mjerenje termostruje u Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2O8+δ u širokom temperaturnom području

Izmjereni otpor i termostruja tri uzorka različitih koncentracija prazeodimija (Pr) visokotemperaturnog kupratnog supravodiča Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2O8+δ (Bi- 2212) u skladu su s literaturnim podacima, a posebno nije uočena značajna razlika u odnosu na jedini poznati podatak o mjerenjima termostruje na temperaturama višim od 300 K. Optimalno dopirani uzorak (koncentracija šupljina p = 0.16) ima kritičnu temperaturu Tc = 91 K, dok dva poddopirana uzorka imaju Tc = 60 K (p = 0.096) i Tc = 40 K (p = 0.078). Vrijednosti termostruje na sobnoj temperaturi iznose 2, 17, odnosno 28 μ V/K. Temperaturna ovisnost termostruje je približno linearna na temperaturama iznad 200 K te ima karakteristični maksimum na temperaturama između 120 i 140 K čija vrijednost raste sa smanjivanjem koncentracije šupljina, odnosno povećanjem koncentracije Pr. Za najniže koncentracije šupljina u CuO2 ravninama kuprati su antiferomagnetski izolatori. S povećanjem broja šupljina sustav prelazi u metalnu fazu, a supravodljivost se javlja između koncentracija p = 0.05 i 0.27 šupljina po Cu atomu. Eksperimenti rezultati (Hallov koeficijent, ARPES, raspršenje neutrona, NMR) ukazuju kako sustav postupno prelazi iz Mott-Hubbardovog izolatora za najniža dopiranja u Fermijevu tekućinu za najviša dopiranja kod kojih materijal više nije supravodljiv. Ispod optimalnog dopiranja javlja se faza psuedoprocijepa koja se u krivuljama otpornosti očituje kao odstupanje od linearnog ponašanja uočenog na visokim temperaturama, što je dobiveno i u ovom radu. Pseudoprocijep ima istu d-valnu simetriju kao i supravodljivi procijep, otvara se na temperaturi T* koja raste sa smanjivanjem p, a veličina mu je temperaturno neovisna. Na Tc pseudoprocijep prelazi u supravodljivi procijep. Ne postoji suglasnost oko mehanizma sparivanja nositelja naboja u Cooperove parove kao ni o porijeklu neobičnih svojstava normalnog stanja u poddopiranom području faznog dijagrama. Većina modela koristi magnetski mehanizam sparivanja posredovan kolebanjima spina, iako je sigurno da se ne može isključiti i neki oblik utjecaja fonona. U većini metala termostruja je približno linearna s temperaturom, a njezin predznak odgovara predznaku nositelja naboja. Njezina neobična temperaturna ovisnost u kupratima diskutirana je u okviru nekoliko postojećih teorijskih modela. Oni se konceptualno dosta razlikuju, a temelji od kojih polaze uključuju: usku vodljivu vrpcu i van Hoveov singularitet, Fermijevu tekućinu, fazu pseudoprocijepa, posebna svojstva nositelja naboja u okolini Fermijeve površine te neke modele elektronske strukture. Rezultati mjerenja iz ovog rada nisu u stanju dati prednost nekom od tih modela. Stoga objašnjenje termostruje, kao i porijekla supravodljivosti te svojstava normalnog stanja visokotemperaturnih supravodiča, ostaje otvorenim problemom.

supravodljivost; Bi2Sr2Ca1-xPrxCu2O8+δ; otpor; termostruja

nije evidentirano