Влияние кальция на коэффициент термоэдс, критическую температур и параметры системы носителей заряда в ВТСП-системе Y0.75-xCaxPr0.25Ba2Cu3Oy

Авторы

Виталий Эдуардович Гасумянц Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0002-5306-6738

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-153X-2020-1-4-142-149

Ключевые слова:

высокотемпературные сверхпроводники, легирование кальцием, критическая температура, коэффициент термоэдс, модель узкой зоны, энергетический спектр в нормальной фазе, уровень Ферми

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования сверхпроводящих свойств и температурных зависимостей коэффициента термоэдс для двух серий керамических образцов состава Y_0.75-xCa_xPr_0.25Ba₂Cu₃O_y (x = 0–0,25). На основе анализа температурных зависимостей коэффициента термоэдс в рамках феноменологической модели узкой зоны определены значения параметров энергетического спектра и системы носителей заряда в нормальном состоянии. Показано, что положение уровня Ферми в образцах Y_0.75-xCa_xPr_0.25Ba₂Cu₃O_y определяется реализацией эффекта его пиннинга в области локального пика функции плотности электронных состояний, который формируется при увеличении содержания кальция. Обсуждается влияние обнаруженного изменения структуры энергетического спектра в нормальной фазе на значение критической температуры в исследованной системе.

Библиографические ссылки

Awana, V. P. S., Malik, S. K., Yelon, W. B. (1996) Structural aspects and superconductivity in oxygen-deficient Y1-xCaxBa2Cu3O7-y (y ≈ 0.3) systems A neutron-diffraction study. Physica C: Superconductivity, 262 (3-4), 272–278. DOI: 10.1016/0921-4534(96)00213-4 (In English)

Elizarova, M. V., Gasumyants, V. É. (1999) Superconductivity, Seebeck coefficient, and band structure transformation in Y1-xCaxBa2Cu3-xCoxOy (x = 0–0.3). Physics of the Solid State, 41 (8), 1248–1255. DOI: 10.1134/1.1130976 (In English)

Fisher, B., Genossar, J., Kuper, C. G. et al. (1993) Effects of substituting calcium for yttrium on the properties of YBa2Cu3O7−δ. Physical Review B, 47 (10), 6054–6059. DOI: 10.1103/PhysRevB.47.6054 (In English)

Gasumyants, V. E. (2001) Analysis of the electron transport phenomena in HTSC-materials as the method of studying the band spectrum and its transformation under doping by different impurities. In: F. Gerard (ed.). Advances in condensed matter and materials research. Vol. 1. New York: Nova Science Publ., pp. 135–200. (In English)

Gasumyants, V. E., Elizarova, M. V., Patrina, I. B. (2000) Thermoelectric power and band spectrum transformation in Y1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy. Superconductor Science and Technology, 13 (12), 1600–1606. DOI: 10.1088/0953-2048/13/12/306 (In English)

Gasumyants, V. E., Elizarova, M. V., Vladimirskaya, E. V., Patrina, I. B. (2000) Ca effect on the normal-state and superconducting properties of Y-based HTS. Physica C: Superconductivity, 341–348, pt 1, 585–588. DOI: 10.1016/S0921-4534(00)00604-3 (In English)

Gasumyants, V. E., Kaidanov, V. I., Vladimirskaya, E. V. (1995) The electron transport phenomena in Y-based HTSC’s and their analysis on the basis of phenomenological narrow-band theory. The band structure transformation with oxygen content and substitution for Cu. Physica C: Superconductivity, 248 (3-4), 255–275. DOI: 10.1016/0921-4534(95)00173-5 (In English)

Gasumyants, V. E., Martynova, O. A. (2017) Chapter 4. Specific features of the thermopower behavior of calcium-containing Y-based high-temperature superconductors: Experimental investigation and interpretation. In: A. Reimer (ed.). Horizons in world physics. Vol. 291. New York: Nova Science Publ. pp. 129–216. (In English)

Gasumyants, V. É., Vladimirskaya, E. V., Elizarova, M. V., Ageev, N. V. (1998) The possibility of introducing additional states in the conduction band of YBa2Cu3Oy by Ca doping. Physics of the Solid State, 40 (12), 1943–1949. DOI: 10.1134/1.1130710 (In English)

Gasumyants, V. E., Vladimirskaya, E. V. Patrina, I. B. (1997) Analysis of the possible reasons for the suppression of superconductivity in the Y1-xPrxBa2Cu3Oy system on the basis of thermoelectric power data. Physics of the Solid State, 39 (9), 1352–1357. DOI: 10.1134/1.1130077 (In English)

Gasumyants, V. E., Vladimirskaya, E. V., Patrina, I. B. (1994) Transport properties, band spectrum, and superconductivity in the Y1-xCaxBa2Cu3-zCozOy system. Physica C: Superconductivity, 235–240, pt 2, 1467–1468. DOI: 10.1016/0921-4534(94)91958-5 (In English)

Ghorbani, S. R., Andersson, M., Rapp, Ö. (2003) Normal state Hall effect in Nd1-xCaxBa2Cu3O7−δ: Competition between added charge and disorder. Physica C: Superconductivity, 390 (2), 160–166. DOI: 10.1016/S0921-4534(03)00700-7 (In English)

Iye, Y. (1992) Transport properties of high Tc cuprates. In: D. M. Ginsberg (ed.). Physical properties of high temperature superconductors III. Singapore: World Scientific Publ., pp. 285–361. DOI: 10.1142/9789814439688_0004 (In English)

Jirák, Z., Hejtmánek, J., Pollert, E. et al. (1988) Structure and superconductivity in Y1-xCaxBa2Cu3O7. Physica C: Superconductivity, 156 (5), 750–754. DOI: 10.1016/0921-4534(88)90153-0 (In English)

Kaiser, A. B., Ucher, C. (1991) Thermoelectrisity of high-temperature superconductors. In: A. V. Narlikar (ed.). Studies of high temperature: Superconductors advances in research and applications. Vol. 7. New York: Nova Science Publ., pp. 353–392. (In English)

Komarova, O. S., Gasumyants, V. E. (2010) Determination of the parameters of the normal state in doped yttrium high-temperature superconductors from thermopower coefficients in terms of different models of electron transport. Physics of the Solid State, 52 (4), 671–679. DOI: 10.1134/S1063783410040013 (In English)

Komarova, O. S., Martynova, O. A., Gasumyants, V. E. (2013) Doping-induced variations of the Fermi level in calcium-containing Y-based HTSC and their influence on the critical temperature. Physica C: Superconductivity, 495, 19–24. DOI: 10.1016/j.physc.2013.07.010 (In English)

Liu, R. S., Cooper, J. R., Loram, J. W. et al. (1990) Induced superconductivity in tetragonal YBa2Cu3O6 by incorporation of Ca. Solid State Communications, 76 (5), 679–683. DOI: 10.1016/0038-1098(90)90115-R (In English)

Manthiram, A., Lee, S.-J., Goodenough, J. B. (1988) Influence of Ca on superconductivity of Y1-xCaxBa2Cu3 O7−δ. Journal of Solid State Chemistry, 73 (1), 278–282. DOI: 10.1016/0022-4596(88)90080-1 (In English)

Martynova, O. A., Gasumyants, V. É. (2006) Mechanism governing modification of the properties of the normal state and the critical temperatures under codoping of YBa2Cu3Oy by calcium and praseodymium. Physics of the Solid State, 48 (7), 1223–1229. DOI: 10.1134/S106378340607002X (In English)

Martynova, O. A., Gasumyants, V. E., Babichev, A. V. (2011) Specific features of praseodymium-doping induced changes in the critical temperature and energy spectrum parameters of YBa2Cu3Oy in the presence of calcium ions in the lattice. Physics of the Solid State, 53 (9), article 1769. DOI: 10.1134/S1063783411090198 (In English)

Martynova, O. A., Potapov, D. V., Gasumyants, V. E., Vladimirskaya, E. V. (2011) Mechanism of a strong rise of Tc due to the calcium doping in Y1-xCaxBa2Cu2.8Zn0.2Oy. Physica C: Superconductivity, 471 (9-10), 308–313. DOI: 10.1016/j.physc.2011.02.011 (In English)

McCarron III, E. M., Crawford, M. K., Parise, J. B. (1989) Observation of superconductivity in (Y1-xCax)Ba2Cu3O6. Journal of Solid State Chemistry, 78 (1), 192–196. DOI: 10.1016/0022-4596(89)90145-X (In English)

Ong, N. P. (1990) The Hall effect and its relation to other transport phenomena in the normal state of the high-temperature superconductors. In: D. M. Ginsberg (ed.). Physical properties of high temperature superconductors II. Singapore: World Scientific Publ., pp. 459–508. (In English)

Parise, J. B., McCarron III, E. M. (1989) The structure of the 44 K superconductor (Y1-xCax)Ba2Cu3O6+δ (δ ≤ 0.2). Journal of Solid State Chemistry, 83 (1), 188–197. DOI: 10.1016/0022-4596(89)90068-6 (In English)

Tokiwa, A., Syono, Y., Kikuchi, M. et al. (1988) Crystal structure and superconductivity controlled by cation substitution and oxygen annealing in Y1-xCaxBa2Cu3Oy and YBa2-xLaxCu3Oy. Japanese Journal of Applied Physics, 27 (6A), article L1009. DOI: 10.1143/JJAP.27.L1009 (In English)

Vladimirskaya, E. V., Gasumyants, V. E., Patrina, I. B. (1995) Influence of double substitutions on transport properties, superconductivity, and band spectrum in the YBa2Cu3Oy system. Physics of the Solid State, 37 (7), 1084–1087. (In English)

Cover of the journal "Physics of Complex Systems" (vol. 1, no. 4)

Загрузки

1-4-3_Gasumyants.pdf (English)

Опубликован

2020-12-24

Выпуск

Том 1 № 4 (2020)

Раздел

Condensed Matter Physics

Лицензия

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.