نویسندگان

چکیده

به‌منظور مطالعه خواص ساختاری، الکترونی و دینامیک شار، نمونههای تک فاز و چند بلوری 0.00 ≤ x ≤ 1.00  Gd(Ba2-xPrx)Cu3O با  ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفتند. نحوه تغییرات پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد برحسب آلایش x) Pr )، مقدار اکسیژن بیشتر از 7، مشاهده حد حل‌پذیری و بروزگذار اورتورومبیک – تتراگونال برحسب x و عدم مشاهده هرگونه فاز ناخالصی بر پایه Gd همگی حاکی از حضور اتم Pr در مکان Ba است. چنین ادعایی از مقایسه کمیتهای بالا با موارد مشابه  در ترکیب و همچنین مقادیر مختلف آلایش بحرانی Pr برای بروز گذار ابررسانا- عایق در دو ترکیب بالا به خوبی قابل اثبات است. در بعضی از مقادیر آلایش Pr یک برآمدگی نامتعارف در منحنی در دمای حدود 80-90k مشاهده شد. حضور اتمهای Ba در مکان اتم نادر زمین (R) منجر به بروز ابررسانایی در برخی از نواحی دانهها شده است که به صورت یک برآمدگی در منحنی مشاهده میشود. رژیم غالب رسانشی فاز هنجار نمونهها، رسانش پرشی با برد متغیر در دو بعد  D-VRH) 2 ( به‌دست آمده است. آلایش Pr قویاً حاملها را در فاز هنجار جایگزیده کرده که سرانجام منجر به اضمحلال ابررسانش میشود. مقدار آلایش بحرانی Pr برای اضمحلال ابررسانایی (گذار ابررسانا- عایق) در ترکیب مورد مطالعه، 35/ 0 و برای مشاهده گذار فلز-عایق، 2/ 0 است. مطالعه ترکیبات دیگر ابررساناهای دمای بالا نیز حاکی از تمایز این دو گذار است. حضور Pr در مکان Ba در ساختار ترکیبات 123 HTSC ، افزایش دمای گشایش شبهگاف Ts و اضمحلال ابررسانش پایه 123 Gd- میشود. مطالعه Ts در دو ترکیب یاد شده نیز حاکی از اثر مخرب‌تر Pr در مکان Ba نسبت به مکان R است. نمودار فاز ارائه شده بر اساس تغییرات دمای گذار ابررسانایی و دمای گشایش شبهگاف برحسب میزان آلایش حفره شبیه نمودارهای فاز میدان متوسط ارائه شده همانند RVB 1 است. مقاومت مغناطیسی نمونهها نیز اندازهگیری شدند و در چارچوب مدلهای خزش شار و AH مورد بررسی قرار گرفتند. چگالی جریان بحرانی به‌دست آمده، Hc2(T), Hc2(0)  و طول همدوسی ابررسانایی نشان میدهند که آلایش Pr همانند ارتباطات ضعیف، انرژی میخکوبی شار مغناطیسی را کاهش میدهد. همچنین رفتار دو بعدی HTSC به‌خصوص ترکیبات اخیر در مقایسه با سیستمهای الکترونی دو بعدی یعنی MOSFET ها و لایههای بسیار نازک ابررساناهای متعارف مورد مطالعه قرار گرفتند. وجود شباهت‌های زیاد در این سیستم‌ها می‌تواند ناشی از منشأ فیزیکی یکسانی باشد. چنین مطالعه مقایسه‌ای می‌تواند فیزیک پیچیده ابررساناهای دمای بالا و گازهای الکترونی دو بعدی را بیشتر قابل ارزیابی قرار دهد. نتایج این تحقیق حاکی از اهمیت مکان Pr در ترکیبات 123 HTSC برای فهم سازوکار اضمحلال ابررسانش توسط آلایش Pr است. بنابراین، هر نظریه جامع باید براساس مکان Pr در سلول واحد ارائه شده و در مقایسه با نتایج تجربی نیز به ترتیبی، مکان Pr باید به‌طوردقیق تعیین شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Structural, electronic and flux dynamics of Gd(Ba2-xPrx)Cu3O7+& delta superconductor

نویسندگان [English]

  • M. R. Mohammadizadeh and M Akhavan
  • M Akhavan

چکیده [English]

  The Gd(Ba2-xPrx)Cu3O single phase polycrystalline samples with 0.00 ≤ x ≤ 1.00 were investigated for structural, electronic and flux dynamic properties. An unusual hump on the resistivity vs. temperature curve of the samples has been observed for particular values of Pr doping. We have found that the Ba atom substitution at the rare earth site could lead to superconductivity in some parts of the grains at Tm~80-90K, which appears as a hump on the (T) curve. For all the samples, the two-dimensional variable range hopping (VRH) is a dominant conduction mechanism in the normal state. The Pr doping strongly localizes the carriers in the normal state, and finally causes the suppression of superconductivity. The effect of Pr substitution in 123 structure of HTSC at R or Ba site is to increase the pseudo gap temperature Ts, although, Pr at Ba site has a stronger effect on the increase of Ts and suppression of superconductivity. We have also extracted the two dimensionality aspects of HTSC through the similarities between superconductors, two-dimensional electron gas (2D-EG) i.e., MOSFETs, and the ultra thin films of conventional superconductors. The magneto resistance of the samples have been studied within thermally activated flux creep and the Ambegaokar and Halperin phase slip models. The derived critical current density, Hc2(T), Hc2(0), and superconducting coherence length show that the Pr- doping, like weak links, decreases the vortex flux pinning energy. Our results imply that understanding the real suppression mechanism of superconductivity by Pr doping in HTSC is connected unavoidably to determination of the exact position of Pr in the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gd(Ba2-xPrx)Cu3O7+ δ
  • Pr substitution
  • variable range hopping
  • pseudo gap
  • two dimensionality
  • magneto resistivity
  • flux dynamics

تحت نظارت وف بومی