Bài tập lớn giữa kỳ môn Vật lý lượng tử 2: Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao

Bài tập lớn giữa kỳ môn Vật lý lượng tử 2: Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao được nghiên cứu với hi vọng tài liệu này sẽ là một tư liệu bổ ích giúp cho các bạn sinh viên có mong muốn tìm hiểu thêm về hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao - một vấn đề còn rất nhiều điều kỳ bí. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết tài liệu.

M C L C Ụ Ụ

 tài “ Hi n t ng siêu d n nhi t đ  cao đ c nhóm chúng em

tìm hi u v i mong mu n để ớ ố ược nâng cao hi u bi t c a mình vể ế ủ ề 

hi n tệ ượng siêu d n nhi t đ  cao, nhanh chóng ti p c n v iẫ ệ ộ ế ậ ớ  

nh ng ki n th c và nh ng  ng d ng m i l  c a hi n tữ ế ứ ữ ứ ụ ớ ạ ủ ệ ượng này trong khoa h c đ i s ng.ọ ờ ố

ĐTrong bài ti u lu n này, chúng em có trình bày v  nh ng khái ni m có liênể ậ ề ữ ệ  quan đ n hi n tế ệ ượng siêu d n, vài nét l ch s  v  hi n tẫ ị ử ề ệ ượng siêu d n nhi t đ  cao,ẫ ệ ộ  

m t s  tính ch t c a v t li u siêu d n nhi t đ  cao, c u trúc và tính ch t c a m tộ ố ẩ ủ ậ ệ ẫ ệ ộ ấ ấ ủ ộ  

s  h p ch t siêu d n nhi t đ  cao ch a đ ng và oxy đi n hình và cu i cùng là cácố ợ ấ ẫ ệ ộ ứ ồ ể ố  

ng d ng c a siêu d n nhi t đ  cao. Qua tài li u này có th  giúp các b n có m t cái

nhìn t ng quát, c  th  h n v  hi n tổ ụ ể ơ ề ệ ượng này cũng nh  bi t thêm đư ế ược nh ng đi uữ ề  

m i l , thú v  trong vi c  ng d ng vào công ngh  hi n đ i ngày nay. ớ ạ ị ệ ứ ụ ệ ệ ạ

Hy v ng tài li u này s  là m t t  li u b  ích giúp cho các b n sinh viên cóọ ệ ẽ ộ ư ệ ổ ạ  mong mu n tìm hi u thêm v  hi n tố ể ề ệ ượng siêu d n nhi t đ  cao ­ m t v n đ  cònẫ ệ ộ ộ ấ ề  

r t nhi u đi u k  bí. Doấ ề ề ỳ  th i gian th c hi n đ  tài không nhi u và nh ng ki n th cờ ự ệ ề ề ữ ế ứ  

hi n có còn h n ch  c a nhóm nên đ  tài không tránh kh i nh ng thi u sót. R tệ ạ ế ủ ề ỏ ữ ế ấ  mong nh n đậ ượ ực s  đóng góp ý ki n c a th y cùng các b n đ  đ  tài đế ủ ầ ạ ể ề ược phong phú và hoàn thi n h n.ệ ơ

Sinh viên th c hi n nhóm 3 l p C14VL01 ự ệ ớ

Nguy n Th  Luy nễ ị ế

Nguy n Th  Tuy t Lanễ ị ế

Bình D ươ ng, Ngày 30 tháng 10 năm 2016

PH N 1. LÝ DO CH N Đ  TÀIẦ Ọ Ề

Th  k  ế ỷ 21 là th  ế k  mà ỷ khoa h c k  thu t phát tri n vọ ỹ ậ ể ượ ật b c nh  s  kờ ự ế 

th a và phát huy nh ng phát hi n vĩ đ i c a các th  h  trừ ữ ệ ạ ủ ế ệ ước. Trong s  các ngànhố  khoa h c công ngh  hi n đ i thì công ngh  v t li u k  thu t chi m m t v  trí vôọ ệ ệ ạ ệ ậ ệ ỹ ậ ế ộ ị  cùng quan tr ng. Khoa h c càng phát tri n, ọ ọ ể yêu c u các thi t b  càng cao đòi h iầ ế ị ỏ  nguyên v t li u ph i th a mãn nh ng tiêu chu n t i  u. Vì th , các nhà v t ậ ệ ả ỏ ữ ẩ ố ư ế ậ lý đang 

c  g ng ố ắ tìm ki m nh ng v t li u ế ữ ậ ệ k  ỹ thu t m i ậ ớ và c i ti n v t li u k  thu t hi nả ế ậ ệ ỹ ậ ệ  

có đ  ể đáp  ng ngày ứ m t ộ t t h n ố ơ yêu c u c a n n văn minh đầ ủ ề ương đ i. V t lý siêuạ ậ  

d n đang là v n ẫ ấ đ  ề th i s  ờ ự đ y ầ h p d n c a các nhà khoa h c ­ đ nh cao là v tấ ẫ ủ ọ ỉ ậ  

li u ệ siêu d n nhi t đ  cao. V t lý siêu d n nhi t đ  cao đẫ ệ ộ ậ ẫ ệ ộ ược phát hi n cách đâyệ  

h n 25 năm đã m  ra tri n v ng l n trong vi c nghiên c u,  ng d ng các ch t siêuơ ở ể ọ ớ ệ ứ ứ ụ ấ  

d n. Nó đánh d u bẫ ấ ước ti n quan tr ng trong quá trình ế ọ tìm ki m ế c a các nhà v t ủ ậ lý 

và công ngh  trong lĩnh v c ệ ự siêu d n.ẫ

M t nhà nghiên c u v  ộ ứ ề siêu d n đã phát bi u: ẫ ể “Siêu d n đã m  ra m t k ẫ ở ộ ỷ   nguyên m i gi ng nh  Laser và bóng bán d n, nó có th  s n sinh ra  ớ ố ư ẫ ể ả toàn b  m t ộ ộ  

n n công nghi p m i ho c chí ít cũng m t khâu   ề ệ ớ ặ ộ c   ơ b n c a nhi u ngành công ả ủ ề   nghi p hi n đ i trên th  gi i”.  ệ ệ ạ ế ớ Ngày nay, nhi u ý ki n cho r ng tác đ ng c a côngề ế ằ ộ ủ  ngh  siêu d n nhi t ệ ẫ ệ đ  ộ cao s  ẽ b ng ằ ho c vặ ượt xa công ngh  bán d n và Laser.ệ ẫ

V i hai đ c tr ng: không ớ ặ ư có s  ự m t mát năng lấ ượng trong quá trình t i đi nả ệ  

và kh  năng ả đ y ẩ t  trừ ường ra ngoài ch t siêu d n, v t li u ấ ẫ ậ ệ siêu d n đã đẫ ược đ aư  vào  ng d ng trong m i ngành khoa h c và công ngh  nh : y h c, ứ ụ ọ ọ ệ ư ọ k  ỹ thu t đi n ­ậ ệ  

đi n t , công nghi p qu c phòng, giao thông ệ ử ệ ố v n ậ t i, ả đ i ờ s ng và s n xu t,…ố ả ấ

Xu t phát ấ t  ti m ừ ề năng phát tri n và nhi u  ng d ng th c t  c a vi c sể ề ứ ụ ự ế ủ ệ ử 

d ng v t li u siêu d n, chúng tôi quy t đ nh ch n đ  tài: ụ ậ ệ ẫ ế ị ọ ề “Hi n t ệ ượ ng siêu d n ẫ   nhi t đ  cao”  ệ ộ làm đ  tài tìm hi u c a nhóm.ề ể ủ

PH N 2: N I DUNGẦ Ộ

1.1. Hi n tệ ượng siêu d nẫ

Năm 1911, Kamerlingh Onnes đã kh o sát đi n tr  c a nh ng kim lo i khácả ệ ở ủ ữ ạ  nhau trong vùng nhi t đ  Heli. Khi nghiên c u đi n tr  c a th y ngân (Hg) trong sệ ộ ứ ệ ở ủ ủ ự 

ph  thu c nhi t đ , ông đã quan sát đụ ộ ệ ộ ượ ằc r ng: đi n tr  c a Hg   tr ng thái r nệ ở ủ ở ạ ắ  (trước đi m nóng ch y c  234K (­39ể ả ỡ 0C) là 39,7   Trong tr ng thái l ng t i 0Ω ạ ỏ ạ 0C (cỡ 

273 K) có giá tr  là 172,7 , t i g n 4K có giá tr  là 8.10ị Ω ạ ầ ị ­2   và t i T ~ 3K có giá nhΩ ạ ỏ 

h n 3.10ơ ­6   Nh  v y có th  coi là   nhi t đ  T < 4,0 K, đi n tr  c a Hg bi n m tΩ ư ậ ể ở ệ ộ ệ ở ủ ế ấ  (ho c x p x  b ngặ ắ ỉ ằ   không)

1.1.1. Khái ni m hi n tệ ệ ượng siêu d nẫ

Siêu d n là m t tr ng thái v t lý ph  thu c vào nhi t đ  t i h n mà   đó nóẫ ộ ạ ậ ụ ộ ệ ộ ớ ạ ở  cho phép dòng đi n ch y qua trong tr ng thái không có đi n tr  và khi đ t siêu d nệ ạ ạ ệ ở ặ ẫ  vào trong t  trừ ường thì t  trừ ường b  đ y ra kh i nó.ị ẩ ỏ

Hi n tệ ượng siêu d n là hi n tẫ ệ ượng mà đi n tr  c a m t ch t nào đó đ t ng tệ ở ủ ộ ấ ộ ộ  

gi m v  0   m t nhi t đ  xác đ nh.ả ề ở ộ ệ ộ ị

1.1.2. Nhi t đ  t i h n và đ  r ng chuy nệ ộ ớ ạ ộ ộ ể   pha

Nhi t đ  mà t i đó đi n tr  hoàn toàn bi n m t đệ ộ ạ ệ ở ế ấ ược g i là nhi t đ  t i h nọ ệ ộ ớ ạ  

ho c nhi t đ  chuy n pha siêu d n (ký hi u là Tặ ệ ộ ể ẫ ệ C). Có th  hi u r ng nhi t để ể ằ ệ ộ chuy n pha siêu d n là nhi t đ  mà t i đó m t ch t chuy n t  tr ng thái thể ẫ ệ ộ ạ ộ ấ ể ừ ạ ườ  ngsang tr ng thái siêuạ  d n.ẫ

Kho ng nhi t đ  t  khi đi n tr  b t đ u suy gi m đ t ng t đ n khi b ngả ệ ộ ừ ệ ở ắ ầ ả ộ ộ ế ằ  không được g i là đ  r ng chuy n pha siêu d n (ký hi u là ∆T). Ví d  đ  r ngọ ộ ộ ể ẫ ệ ụ ộ ộ  chuy n pha c a Hg là ∆T = 5.10ể ủ ­2 K. Đ  r ng chuy n pha ∆T ph  thu c vào b nộ ộ ể ụ ộ ả  

ch t c a t ng v t li u siêuấ ủ ừ ậ ệ   d n.ẫ

1.1.3. Đi n trệ ở không

V  nguyên t c,   dề ắ ở ưới nhi t đ  chuy n pha, đi n tr  c a ch t siêu d n xemệ ộ ể ệ ở ủ ấ ẫ  

nh  hoàn toàn bi n m t. V y th c ch t: trong tr ng thái siêu d n, đi n tr  th c sư ế ấ ậ ự ấ ạ ẫ ệ ở ự ự 

tr  thành không hay là có giá tr  r t nh ?ở ị ấ ỏ

T t nhiên, không th  ch ng minh đấ ể ứ ược b ng th c nghi m r ng đi n tr  trongằ ự ệ ằ ệ ở  

th c t  là 0; b i vì đi n tr  c a nhi u ch t trong tr ng thái siêu d n có th  nh  h nự ế ở ệ ở ủ ề ấ ạ ẫ ể ỏ ơ  

đ  nh y mà các thi t b  đo cho phép có th  ghi nh n độ ạ ế ị ể ậ ược. Trong trường h p nh yợ ạ  

h n, cho dòng đi n ch y xung quanh m t xuy n siêu d n khép kín, khi đó nh nơ ệ ạ ộ ế ẫ ậ  

th y dòngấ  đi nệ  h uầ  như không suy gi mả  sau m tộ  th iờ  gian r tấ  dài. Giả thi tế  r ngằ  

tự c m c a xuy n là L, khi đó n u   th i đi m t = 0 ta b t đ u cho dòng I(0) ch yả ủ ế ế ở ờ ể ắ ầ ạ  vòng quanh xuy n,   th i gian mu n h n t ≠ 0, cế ở ờ ộ ơ ường đ  dòng đi n ch y quaộ ệ ạ  xuy n tuân theo công th c:ế ứ

 đây R là đi n tr  c a xuy n. Chúng ta có th  đo t  tr ng t o ra dòng đi n

bao quanh xuy n. Phép đo t  trế ừ ường không l y năng lấ ượng t  m ch đi n mà v nừ ạ ệ ẫ  cho ta kh  năng quan sát dòng đi n luân chuy n không thay đ i theo th i gian và cóả ệ ể ổ ờ  

th  xác đ nh để ị ược đi n tr  c a kim lo i siêu d n c  < 10ệ ở ủ ạ ẫ ỡ 26 

m. Giá tr  này th a mãn

k t lu n đi n tr  c a kim lo i siêu d n b ng 0.ế ậ ệ ở ủ ạ ẫ ằ

1.2. S  lơ ược ti n trình phát hi n c a các ch t siêu d n nhi t đ  cao.ế ệ ủ ấ ẫ ệ ộ

M c l ch s  đáng chú ý năm 1974, v t li u g m siêu d n đố ị ử ậ ệ ố ẫ ược phát hi n v iệ ớ  

h p ch t BaPbợ ấ 1­xBixO3 (x = 0,25) có TC c c đ i c  13K. M c dù chuy n pha   h pự ạ ỡ ặ ể ở ợ  

ch t này không cao nh ng nó m  ra m t hấ ư ở ộ ướng m i là: có th  tìm ki m v t li uớ ể ế ậ ệ  siêu d n ngay c  trong các h p ch t g m, ch  không ph i ch    kim lo i nguyênẫ ả ợ ấ ố ứ ả ỉ ở ạ  

ch t ho c h p kim.ấ ặ ợ

V i nhi t đ  chuy n pha siêu d n Tớ ệ ộ ể ẫ C không vượt quá 24K (B ng 1.1), có thả ể nói r ng trong vòng 75 năm (1911 – 1985) ch t l ng Heli v n là môi trằ ấ ỏ ẫ ường duy nhât dùng đ  nghiên c u v t li u siêu d n. Vi c t n t i tính siêu d n trong vùng nhi tể ứ ậ ệ ẫ ệ ồ ạ ẫ ệ  

đ  Heli là m t h n ch  l n trong vi c nghiên c u và  ng d ng đ i v i nhi u phòngộ ộ ạ ế ớ ệ ứ ứ ụ ố ớ ề  thí nghi m trên th  gi i, vì v n đ  t o ra Heli l ng là m t quá trình ph c t p và t nệ ế ớ ấ ề ạ ỏ ộ ứ ạ ố  kém. Đ  kh c ph c đi u đó, s  tìm tòi ch  y u c a các nhà khoa h c để ắ ụ ề ự ủ ế ủ ọ ượ ậ  c t ptrung vào v n đ  làm sao t o đấ ề ạ ươc các ch t siêu d n có nhi t đ  chuy n pha caoấ ẫ ệ ộ ể  

h n.ơ

Ngày 27 tháng 01 năm 1986, hai nhà v t lý là K.A.Muller và J.G.Bedorz làmậ  

vi c t i phòng thí nghi m c a hãng IBM   Zurich (Th y Sĩ) đã công b  trên t p chíệ ạ ệ ủ ở ụ ố ạ  

“Zeitschrift Fur Physik”   Đ c: H p ch t g m Baở ứ ợ ấ ố 0.75La4.25Cu5O4(3­y) có đi n tr  gi mệ ở ả  

m nh trong vùng 30 – 35K và tr  v  không   2K. Phát minh này làm ch n đ ng dạ ở ề ở ấ ộ ư 

lu n trên toàn th  gi i và m  ra m t chân tr i m i đ y hi v ng, có s c h p d n vàậ ế ớ ở ộ ờ ớ ầ ọ ứ ấ ẫ  lôi cu n đa s  các nhà v t lý trên toàn th  gi i.Nó nh  m t phát súng đ i bác mố ố ậ ế ớ ư ộ ạ ở 

đ u m t cu c t n công m nh m  vào lĩnh v c khoa h c hoàn toàn m i: ầ ộ ộ ấ ạ ẽ ự ọ ớ “Lĩnh v c ự   siêu d n nhi t đ  cao” ẫ ệ ộ

Ngay sau đó là s  bùng n  thông tin nghiên c u v  siêu d n nhi t đ  cao trênự ổ ứ ề ẫ ệ ộ  toàn c u. Các phòng thí nghi m, các nhóm nghiên c u   r t nhi u nầ ệ ứ ở ấ ề ước ch y đuaạ  nhau công b  các k t qu  v  siêu d n nhi t đ  cao. Nh ng v t li u siêu d n m iố ế ả ề ẫ ệ ộ ữ ậ ệ ẫ ớ  không ng ng đừ ược phát hi n và nhi t đ  chuy n pha Tệ ệ ộ ể C ngày càng được nâng cao 

m t cách đáng k ộ ể

Ti p sau s  phát minh c a Bednorz và Mulller, ngay trong năm 1986 nhómế ự ủ  

TOKYO đã xác đ nh đị ược (La0.85Ba0.15)2CuO4­ có c u trúc Perovskite lo i Kấ ạ 2NiF4 TC 

c  30K. Nhóm Houston đã nghiêm c u hi u  ng áp su t cao   h p ch t g m này vàỡ ứ ệ ứ ấ ở ợ ấ ố  tìm th y Tấ C  tăng c  1K/kbar, đ ng th i cũng xác đ nh đỡ ồ ờ ị ược nhi t đ  b t đ uệ ộ ắ ầ  chuy n pha c a nó c  57K   áp su t 12kbar. Sau k t qu  này nhóm Houston –ể ủ ỡ ở ấ ế ả  Alabama đã thay th  m t lế ộ ượng nh  Ba b ng Sr và đã xác đ nh đỏ ằ ị ược nhi t đ  b tệ ộ ắ  

đ u chuy n pha siêu d n ầ ể ẫ

TC   42,5K trong h p ch t (Laợ ấ 0.9Sr0.1)Cu4­ở áp su t thấ ường

Nhi u thí nghi m khác nghiêm c u v  siêu d n nhi t đ  cao trên th  gi i nhề ệ ứ ề ẫ ệ ộ ế ớ ư A&T.Bell, Beijing, Belcore, Argone và Naval Research Laboratory cũng kh ng đ nhẳ ị  các k t qu  đã đế ả ược công b  trên. Cho đ n năm 1991, m t s  nhà khoa h c đã tìmố ế ộ ố ọ  

ra siêu d n còn có trong c  các h p ch t h u c  Kẫ ả ợ ấ ữ ơ xC60 v i nhi t đ  chuy n pha lênớ ệ ộ ể  

đ n 28K. M t phát hi n r t quan tr ng cũng vào năm đó là các nhà khoa h c ế ộ ệ ấ ọ ọ ở AT&T đã tìm th y siêu d n h u c  là ch t Cấ ẫ ữ ơ ấ 60Rb3 có nhi t đ  Tệ ộ C c  30K. K t quỡ ế ả này là m t s  ng c nhiên l n cho các nhà khoa h c, nó không ch  ng c nhiên vộ ự ạ ớ ọ ỉ ạ ề siêu d n th c s  t n t i trong ch t h u c  mà c  ch  siêu d n nhi t đ  cao gây b iẫ ự ự ồ ạ ấ ữ ơ ơ ế ẫ ệ ộ ở  các l p Cu­O trong v t li u m i này đã tr  nên không còn ý nghĩa. Ph i chăng, m tớ ậ ệ ớ ở ả ộ  

hướng m i trong c  ch  siêu d n nhi t đ  cao c n đớ ơ ế ẫ ệ ộ ầ ược hình thành đ  gi i thíchể ả  cho s  t n t i siêu d n trong h p ch t đự ồ ạ ẫ ợ ấ ược g i là “Fullerence”.ọ

M t phát hi n đáng quan tâm n a là ngày 20/01/1994 nhóm tác gi  R.J.Cava đãộ ệ ữ ả  công b  tìm th y siêu d n trong h p ch t Intermetallic ­ LnNiố ấ ẫ ợ ấ 2B2C (Ln=Y, Tm, Er, 

Ho, Lu) có nhi t đ  Tệ ộ C = 13 – 17K. M c dù Tặ C c a h p ch t này không cao nh ngủ ợ ấ ư  đây là m t phát minh quan tr ng vì nó m  ra con độ ọ ở ường tìm ki m v t li u siêu d nế ậ ệ ẫ  trong các h p kim liên kim lo i (Intermetallic) và trong các v t li u t  ­ m t v n đợ ạ ậ ệ ừ ộ ấ ề 

mà t  trừ ước đ n nay ngế ười ta v n cho r ng không có kh  năng t  t i siêu d n.ẫ ằ ả ồ ạ ẫ

Nhi t đ  chuy n pha c a m t s  ch t siêu d n theo th i gianệ ộ ể ủ ộ ố ấ ẫ ờ

Cho đ n năm 2001 đã có r t nhi u h p ch t siêu d n m i đế ấ ề ợ ấ ẫ ớ ược phát hi n. Tuyệ  nhiên, đ  cho có h  th ng ta t m s p x p các lo i siêu d n đi n hình theo b ng ể ệ ố ạ ắ ế ạ ẫ ể ảsau.

B ng 1.1ả : Phân lo i các ch t siêu d n ạ ấ ẫ

Lo i siêu d nạ ẫ Ch t siêu d n tiêuấ ẫ  

Đ ng th i v i nhi u ch t siêu d n m i đồ ờ ớ ề ấ ẫ ớ ược phát hi n, nhi t đ  chuy n phaệ ệ ộ ể  

c a chúng cũng không ng ng đủ ừ ược nâng cao

1.3. M t s  lo i siêu d n nhi t đ  cao đi n hìnhộ ố ạ ẫ ệ ộ ể

1.3.1. Vài nét v  oxit siêu d nề ẫ

 D u  n đ u tiên trong l ch s  phát hi n ra siêu d n có trong oxit đó là ch tấ ấ ầ ị ử ệ ẫ ấ  SrTiO3 do Scholey, Hooler và Cohen tìm th y năm 1964 v i nhi t đ  chuy n pha  vàấ ớ ệ ộ ể  các h t đi n t  là n = 3.10ạ ệ ử 19/cm3. Hi n tệ ượng này không n m trong khuôn kh  c aằ ổ ủ  

lý thuy t BCS. Mế ườ ải b y năm sau người ta đã pha t p Nb vào SrTiOạ 3 và đã nâng 

được n ng đ  đi n t  lên n = 10ồ ộ ệ ử 21/cm3 và nhi t đ  chuy n pha . Chín tháng sau,ệ ộ ể  nhóm Matthias đã tìm th y siêu d n trong Naấ ẫ xWO3 v i x = 3; n = 10ớ 22/cm3 và . Như 

v y, hi n tậ ệ ượng siêu d n đã xu t hi n trong nhi u lo i oxit khác nhau v i n ng đẫ ấ ệ ề ạ ớ ồ ộ electron đ  l n. Năm 1965, hi n tủ ớ ệ ượng siêu d n cũng đẫ ược tìm th y trong TiO vàấ  NbO v i các nhi t đ  chuy n pha tớ ệ ộ ể ương  ng là 0,65K và 1,25K.ứ

Năm 1973, Johnston và đ ng nghi p đã tìm ra siêu d n có trong LiTiồ ệ ẫ 2O4 v iớ

  TC  = 11K. Năm 1975, Sleight và đ ng nghi p đã tìm ra siêu d n có trong BaPbồ ệ ẫ 1­

xBixO3. V i x = 0,25 thì n ng đ  h t t i n = 2,4.10ớ ồ ộ ạ ả 21/cm3 và . Sau đó, người ta thay 

K+1 vào Ba+2 trong ch t cách đi n BaBiO và tìm th y trong h p ch t Ba­K­Bi­O.ấ ệ ấ ợ ấ

kim lo i nh ng không ph i trong các h p ch t ch a oxit đ ng.ạ ư ả ợ ấ ứ ồ

1.3.2. M t s  lo i siêu d n ch a oxit đ ngộ ố ạ ẫ ứ ồ

Năm 1956, lý thuy t BCS ra đ i v i giá tr  c a Tế ờ ớ ị ủ C được tính theo ông th c .ứ  

V i là nhi t đ  Debye,  là m t đ  tr ng thái m t Fermi, V là th  năng tớ ệ ộ ậ ộ ạ ặ ế ương tác electron – proton

Trong quá trình nghiên c u, ngứ ười ta nh n th y r ng ba thông s  trên đ uậ ấ ằ ố ề  không đ c l p v i nhau. N u làm tăng m t hay nhi u trong ba thông s ,  và V trongộ ậ ớ ế ộ ề ố  

h  th c Tệ ứ C   trên s  có th  tìm ki m các v t li u siêu d n có Tở ẽ ể ế ậ ệ ẫ C cao, có th  là cácể  

h  v t li u b t thệ ậ ệ ấ ường nh  các h  v t li u ch a oxit   vùng biên c a kim lo i vàư ệ ậ ệ ứ ở ủ ạ  

đi n môi.ệ

Ý tưởng đó được hai nhà khoa h c K.A.Muller và G.Bednorz   công ty IBMọ ở  (Th y Sĩ) tri n khai. Tháng 1 năm 1986, K.A.Muller và G.Bednorz đã tìm ra ch tụ ể ấ  siêu d n nhi t đ  cao ch a oxit Cu đ u tiên Laẫ ệ ộ ứ ầ 2­xBaXCuO4 v i nhi t đ  chuy n phaớ ệ ộ ể  Tháng 7 năm 1987, Bednorz và muller đã nh n gi i thậ ả ưởng Nobel v  s  phát minhề ự  

ra siêu d n nhi t đ  cao.ẫ ệ ộ

Người ta cho r ng trong ch t siêu d n nhi t đ  cao, các tằ ấ ẫ ệ ộ ương tác m nhạ  electron – proton xu t hi n trong các oxit do s  phân c c gi ng nh  tr ng thái hóaấ ệ ự ự ố ư ạ  

tr  h n h p có th  d n đ n phá v  lý thuy t BCS. Ngị ỗ ợ ể ẫ ế ỡ ế ười ta cũng tìm th y các h pấ ợ  

ch t siêu d n ch a oxit đ ng phù h p v i gi  đ nh trên, b i vì Cu có hóa tr  h nấ ẫ ứ ồ ợ ớ ả ị ở ị ỗ  

h p  ho c ợ ặ

Ngày 12 tháng 01 năm 1987, nhóm nghiên c u c a C.W.Chu l n đ u tiên đã t o raứ ủ ầ ầ ạ  siêu d n có   h p ch t YBaẫ ở ợ ấ 2Cu3O7­. Các nghiên c u cho th y r ng c u trúc pha siêuứ ấ ằ ấ  

d n trong h p ch t này khác h n c u trúc (La­214) ẫ ợ ấ ẳ ấ

Tháng 3 năm 1987, người ta thay La b ng Y (không t  tính) và phát hi n raằ ừ ệ  

h p ch t siêu d n YBaợ ấ ẫ 2Cu3O7­(g i là Y­123) có nhi t đ  chuy n pha Tọ ệ ộ ể C  > 90K. Ngay sau đó c u trúc pha siêu d n c a Y­123 đấ ẫ ủ ược xác đ nh t i phòng thí nghi mị ạ ệ  Geophysical Laboratory đó là c u trúc l p v i s  s p x p tr t t  m t cách tu nấ ớ ớ ự ắ ế ậ ự ộ ầ  hoàn (Y­BaO­CuO­Cu2­BaO) v i hai l p CuOớ ớ 2  được ngăn b ng m t chu i tuy nằ ộ ỗ ế  tính  ô m ng. Ti p theo là hàng lo t các h p ch t m i đạ ế ạ ợ ấ ớ ược nghiên c u khi thay thứ ế 

Y = La, Nb, Sm, Eu, Gd, Ho, Xe và Lu (các nguyên t  thu c dãy đât hi m), s  thayố ộ ế ự  

th  này không cho th y s  thay đ i Tế ấ ự ổ C

T i th i đi m này, m t s  nhà nghiên c u khác trên th  gi i cũng đ c l p tìmạ ờ ể ộ ố ứ ế ớ ộ ậ  

ra siêu d n R­123 có Tẫ C > 90K (nhóm Muller – Th y Sĩ, nhóm Tanaka – Nh t, nhómụ ậ  Paul Chu – M  ­ và Zhong­Xian­Zhao­B c Kinh).ỹ ắ

1.3.3. M t s  lo i siêu d n nhi t đ  cao ch a Cu và Oxy.ộ ố ạ ẫ ệ ộ ứ

T  năm 1988 đ n nay, hàng lo t các oxit siêu d n ch a Cu đừ ế ạ ẫ ứ ược phát hi n.ệ  

Ngoài La(R)­214 và Y(R)­123 còn có các h  h p ch t siêu d n nhi t đ  cao đi nọ ợ ấ ẫ ệ ộ ể  hình sau đây:

BiSr2Can­1CunO2n+4    (g i t t là Bi­22(n­1)n v i n=1,2,3,…)ọ ắ ớ

Tl2Ba2Can­1CunO2n+4  (g i t t là Tl­22(n­1)n v i n=1,2,3,…)ọ ắ ớ

HgBa2Can­1CunO2n+4  (g i t t là Hg­12(n­1)n v i n=1,2,3,…)ọ ắ ớ

CuBa2Can­1CunO2n+4   (g i t t là Cu­12(n­1)n v i n=1,2,3,…)ọ ắ ớ

A1­xBaxCuO2 (A là lo i đ t hi m, B là kim lo i ki m ho c valency).ạ ấ ế ạ ề ặ

Các v t siêu d n có nhi t đ  chuy n pha đã vậ ẫ ệ ộ ể ượt quá 120K và c u trúc c a chúngấ ủ  cũng đ c bi t h n.ặ ệ ơ

 H  Bi­22(n­1)n: (V t li u này do Maeda và đ ng nghi p phát hi n vào tháng

1 năm 1988)

­ Đi n hình là: Bi­Sr­Ca­Cu­O (g i t t là BSCCO system).ể ọ ắ

­ Đây là lo i v t li u đa pha mà  C u trúc tinh th  g m ba pha  ng v i ạ ậ ệ ấ ể ồ ứ ớ

n = 1, 2, 3 được xác đ nh là c u trúc l p theo tr t t  s p đ t: BiOị ấ ớ ậ ự ắ ặ 2­SrO­CuO2­(Ca)­CuO2­…­(Ca)­CuO2­SrO, v i n là l p CuOớ ớ 2 được ngăn b ng (n­1) l p Ca.  ng v iằ ớ Ứ ớ  

l p n = 1,2 và 3 thì Tớ C  có các giá tr  c  22K, 80K và 110K, có s  tăng nhi t đị ỡ ự ệ ộ chuy n pha theo th  t  tăng s  l p n.ể ứ ự ố ớ

 H  Tl­22(n­1)n: (Do Shung và Herman công b  vào năm 1987)

Khi thay th  nguyên t  phi kim, t  hóa tr  3 (Tl) cho (R)­123(TlBaế ố ừ ị 2Cu3Ox) nh nậ  

th y nhi t đ  chuy n pha c a h p ch t tăng lên x p x  90K. Tháng 2 năm 1988,ấ ệ ộ ể ủ ợ ấ ấ ỉ  Shung và Herman đã thay m t ph n Ca và Ba và độ ầ ược h p ch t Tl­Ba­Ca­Cu­O hayợ ấ  (TBCCO), h p ch t này có c u trúc gi ng nh  siêu d n BI­2223 v i hau l p képợ ấ ấ ố ư ẫ ớ ớ  (TlO2) và có TC = 90K, 110K và có 125K khi n = 1,2,3

 H  Hg­12(n­1)n: 

Năm 1991, người ta thay th  Hg cho Cu. Sau đó, Putilin và đ ng nghi p t o raế ồ ệ ạ  

h p ch t (n=1) v i Tợ ấ ớ C = 94K. Schiling và đ ng nghi p thay n = 2,3 trong ồ ệ

Hg­12(n­1)n đã làm tăng TC  = 133K – 134K   áp su t cao 16Gpa và 164K   30Gpa.ở ấ ở  

C u trúc đấ ược s p đ t: HgO­BaO­CuOắ ặ 2­(Ca)­CuO2­…­(Ca)­CuO2­BO. V i n l pớ ớ  CuO2 được ngăn cách b ng (n­1) l p Ca, c u trúc này gi ng v i c u trúc  .ằ ớ ấ ố ớ ấ

ho c Ag và Tặ C đ t đạ ược 124K trong h  này.ệ

1.4. M t s  đ c tính chung c a v t li u siêu d n nhi t đ  cao.ộ ố ặ ủ ậ ệ ẫ ệ ộ

1.4.1. Các phép đo thông thường đ  nghiên c u m t s  tính ch t c a siêu d nể ứ ộ ố ấ ủ ẫ  nhi t đ  cao.ệ ộ

Thông thường đ  nghiên c u m t s  tính ch t c a siêu d n nhi t đ  caoể ứ ộ ố ấ ủ ẫ ệ ộ  

người ta thường dùng các phép đo sau:

+ Nghiên c u v  tính ch t nhi t: Đo đ  d n nhi t, nhi t dung, su t đi n đ ngứ ề ấ ệ ộ ẫ ệ ệ ấ ệ ộ  nhi t đi n.ệ ệ

+ Nghiên c u v  tính ch t đi n: Đo đi n tr , m t đ  dòng t i h n…ứ ề ấ ệ ệ ở ậ ộ ớ ạ

+ Nghiên c u tính ch t nhi t đ ng: Đo t  trứ ấ ệ ộ ừ ường t i h n nhi t đ ng Hớ ạ ệ ộ C (T), sự tăng ­ gi m entropy…ả

+ Nghiên c u các ch t t : Đo h  s  t  hóa, đứ ấ ừ ệ ố ự ường cong t  tr , t  trừ ễ ừ ường t i h nớ ạ  

dưới (HC1), t  trừ ường t i h n trên (Hớ ạ C2), d  hị ướng t … ừ

Các phép đo trên đây đ u ph c v  cho m t m c đích chung là:ề ụ ụ ộ ụ

+ Nghiên c u tính ch t chuy n c a v t li u. Ngoài ra, m t s  phép đo quan tr ngứ ấ ể ủ ậ ệ ộ ố ọ  khác cũng được th c hi n nh  các phép đo: hi u  ng Hall, chuy n pha t , chuy nự ệ ư ệ ứ ể ừ ể  pha c u trúc…ấ

+ Phân tích m u và ghiên c u c u trúc: Phân tích nhi t, nhi u x  tia X, Nhi u xẫ ứ ấ ệ ễ ạ ễ ạ neutron, kính hi n vi đi n t  quét,… và đo h p th  sóng quang h c c a v t li uể ệ ử ấ ụ ọ ủ ậ ệ  siêu d n.ẫ

+Các hi u  ng: Hi u  ng xuyên ngâm, hi u  ng Ramann, hi u  ng Meissner, hi uệ ứ ệ ứ ệ ứ ệ ứ ệ  

th c nghi m mà trong lĩnh v c lý thuy t cũng phát tri n r t m nh.ự ệ ự ế ể ấ ạ

1.4.2. Đ c tính c  b n chung c a siêu d n nhi t đ  cao   tr ng thái thặ ơ ả ủ ẫ ệ ộ ở ạ ường.Thông thường, v t li u siêu d n nhi t đ  cao có c u trúc tinh th  là c u trúcậ ệ ẫ ệ ộ ấ ể ấ  

l p (lo i Perovskite) và không đ ng hớ ạ ẳ ướng. Các v t li u này có c u hình hai chi uậ ệ ấ ề  

là các m t CuOặ 2 và các chu i Cu­O.   tr ng thái thỗ Ở ạ ường, h u h t các h p ch tầ ế ợ ấ  

g m siêu d n khi T < Tố ẫ C đ i v i t ng h p ch t khác nhau và Tố ớ ừ ợ ấ C ph  thu c m nhụ ộ ạ  vào quy trình công ngh , các đi u ki n x  lý nhi t và môi trệ ề ệ ử ệ ường t o m u.ạ ẫ

N ng đ  h t t i c a các v t li u siêu d n nhi t đ  cao thồ ộ ạ ả ủ ậ ệ ẫ ệ ộ ường nh  h n cácỏ ơ  kim lo i đi n hình t  m t đ n hai b c và liên quan đ n các d  thạ ể ừ ộ ế ậ ế ị ường trong tr ngạ  thái siêu d n.ẫ

Đ  d n nhi t trong các v t li u siêu d n nhi t đ  cao ch a oxit đ ng đ cộ ẫ ệ ậ ệ ẫ ệ ộ ứ ồ ặ  

tr ng là  . Dòng nhi t truy n ch  y u là do m ng còn trong kim lo i , dòng nhi tư ệ ề ủ ế ạ ạ ệ  truy n ch  y u là do các đi n t  d n.ề ủ ế ệ ử ẫ

1.4.3. Đ c tính c  b n chung c a siêu d n nhi t đ  cao   tr ng thái siêu d n.ặ ơ ả ủ ẫ ệ ộ ở ạ ẫ

Các k t qu  th c nghi m đã ch ng minh r ng các ch t siêu d n nhi t đ  caoế ả ự ệ ứ ằ ấ ẫ ệ ộ  cũng có t t c  các đ c tính c  b n nh  các ch t siêu d n nhi t đ  th p.ấ ả ặ ơ ả ư ấ ẫ ệ ộ ấ

Đi n tr  gi m đ t ng t v  không khi T < Tệ ở ả ộ ộ ề C. Trong các ch t siêu d n luôn t nấ ẫ ồ  

t i hi u  ng Meissner nh ng không hoàn toàn. Vì v y, nó t n t i đ ng th i baạ ệ ứ ư ậ ồ ạ ồ ờ  

trường t i h n Hớ ạ C, HC1, HC2.  ng v i m i v t li u có m t giá tr  m t đ  dòng t iỨ ớ ỗ ậ ệ ộ ị ậ ộ ớ  

h n Jạ C. Khi chuy n t  tr ng thái thể ừ ạ ường sang tr ng thái siêu d n, nhi t dung cóạ ẫ ệ  

bước nh y. Bả ước nh y này thả ường được trình bày theo lý thuy t BCS.ế

Th c t , chuy n pha siêu d n r t ít khi đi kèm v i chuy n pha c u trúc trongự ế ể ẫ ấ ớ ể ấ  tinh th , mà chuy n pha c u trúc trong các h p ch t siêu d n nhi t đ  cao thể ể ấ ợ ấ ẫ ệ ộ ườ  ng

Hi u  ng đ ng v  là m t câu h i l n trong siêu d n nhi t đ  cao mà ch a cóệ ứ ồ ị ộ ỏ ớ ẫ ệ ộ ư  

l i gi i đáp th a đáng, b i vì h  s   n m trong kho ng r t r ng ch  không b ngờ ả ỏ ở ệ ố ằ ả ấ ộ ứ ằ  

nh  trong các ch t siêu d n nhi t đ  th p.ư ấ ẫ ệ ộ ấ

Ngoài các tính ch t c  b n trên, v t li u siêu d n nhi t đ  cao còn m t vàiấ ơ ả ậ ệ ẫ ệ ộ ộ  

đ c tr ng riêng:ặ ư

­ Tính d  h ị ướng c a v t li u siêu d n nhi t đ  cao l n, đi n tr  R đo theoủ ậ ệ ẫ ệ ộ ớ ệ ở  

tr c c có tính d  hụ ị ướng m nh còn theo m t (ab) đi n tr  có d ng gi ng kim lo i.ạ ặ ệ ở ạ ố ạ

­ Có tính ph n s t t  B ng nhi u x  Neutron, ngả ắ ừ ằ ễ ạ ười ta tìm được tr t t  ph nậ ự ả  

s t t  xu t hi n   nhi t đ  Néel v i Tắ ừ ấ ệ ở ệ ộ ớ N = 500K, v i ch t siêu d n ch a (RE) thì Tớ ấ ẫ ứ N 

= 2K

­ Đ  dài k t h p  r t ng n.   siêu d n nhi t đ  cao c  Đi u này làm tăng  nhộ ế ợ ấ ắ Ở ẫ ệ ộ ỡ ề ả  

hưởng các thăng giáng trong vùng lân c n c a Tậ ủ C m t cách đáng k  M t khác, doộ ể ặ  

ng n nên h u h t các ch t siêu d n nhi t đ  cao thu c lo i siêu d n lo i II.ắ ầ ế ấ ẫ ệ ộ ộ ạ ẫ ạ

Tóm l i, tìm ra siêu d n nhi t đ  cao, đi n hình là các h p ch t ch a Cu làạ ẫ ệ ộ ể ợ ấ ứ  

m t bộ ước ti n quan tr ng trong quá trình nghiên c u v t li u siêu d n. V i nh ngế ọ ứ ậ ệ ẫ ớ ữ  tính ch t đ c bi t, nó m  ra m t chân tr i m i cho s  phát tri n c a công ngh  vàấ ặ ệ ở ộ ờ ớ ự ể ủ ệ  

đ i s ng.ờ ố

CHƯƠNG 2: C U TRÚC VÀ TÍNH CH T C A M T S  H P CH T SIÊUẤ Ấ Ủ Ộ Ố Ợ Ấ  

2.1. H p ch t siêu d n nhi t ợ ấ ẫ ệ đ  ộcao 30­  40K

2.1.1. C u trúc c  b n c aấ ơ ả ủ   La­214

H  siêu d n nhi t đ  cao tiêu bi u trong h p ch t này là h  La­Ba­Cu­O cóệ ẫ ệ ộ ể ợ ấ ệ  

h p th c là Laợ ứ 2­xBaxCuO4 ho c Laặ 2­xSr2CuO4 g i t t (siêu d n 214). Theo h p th cọ ắ ẫ ợ ứ  này c  hai nguyên t  kim lo i k t h p v i 1 nguyên t  Cu và 4 nguyên t  O. H pứ ử ạ ế ợ ớ ử ử ợ  

ph c này đứ ược Bednorz và Muller phát minh ra l n đ u tiên vào năm 1986, có nhi tầ ầ ệ  

đ  chuy n pha Tộ ể C n m trong vùng 30­40K (tùy theo n ng đ  x). C u trúc tinh thằ ồ ộ ấ ể ban đ u c a h  th ng này thu c Perovskite l p phầ ủ ệ ố ộ ậ ương d ng ạ ABO3

 tr ng thái th ng, h p ch t này là ch t đi n môi. Khi pha t p, nguyên t

n m ằ ở trung tâm (B+) dịch chuyển làm cho cấu trúc lập phương ABO3  biến dạng 

méo  và  có th  tr  thành các lo i c u trúc nh : t  di n (Tetragonal), tr c giaoể ở ạ ấ ư ứ ệ ự  (Orthorhombic), tr c thoi (Rhombohedra) và đ n tà (Mocolinic). Các nguyên t  Cuự ơ ử  trong h  ệ đượ s p c  ắ x p cùng v i các nguyên t  ế ớ ử oxy trong c u trúc tinh ấ th  ể theo hình bát di n.ệ

2.1.2. C u trúc đi n t  La2CuO4ấ ệ ử

Thông thường, v t li u siêu d n La(214) là h p ch t g m cách đi n. Khi thayậ ệ ẫ ợ ấ ố ệ

La3+ b ng Srằ 2+ thì trong h  Laệ 2­xSr2CuO4 t o nên các l  tr ng trong các m t ph ngạ ỗ ố ặ ẳ  CuO2, gây ra s  gi m đi n tr  đ t ng t và tr  thành siêu d n. Nh  v y, s  thay đ iự ả ệ ở ộ ộ ở ẫ ư ậ ự ổ  

n ng đ  l  tr ng trong m t CuOồ ộ ỗ ố ặ 2 là b n ch t c a siêu d n trong v t li u này.ả ấ ủ ẫ ậ ệ

2.1.3. Tính ch tấ  từ

­ Đ  t  hóa ph  thu c t  trộ ừ ụ ộ ừ ường c a ch t siêu d n (214)ủ ấ ẫ

­ S  ph  thu c c a đ  t  hóa M vào nhi t đ ự ụ ộ ủ ộ ừ ệ ộ

2.2. H p ch t siêu d n nhi t đ  cao 80­ 90Kợ ấ ẫ ệ ộ

2.2.1. C u trúc c  b n c a siêu d n YBaấ ơ ả ủ ẫ 2Cu3O7­y

Sau khi phát minh và kh ng đ nh, siêu d n trong h  h p ch t YBa­Cu­O cóẳ ị ẫ ệ ợ ấ  nhi t đ  chuy n pha ệ ộ ể T C    90K v i h p th c cation là 1Y: 2Ba: 3Cu và h p th cớ ợ ứ ợ ứ  danh đ nh làị  YBa2­Cu­O (siêu d n 123). C u trúc ô c  b n c a v t li u siêu d nẫ ấ ơ ả ủ ậ ệ ẫ  (123) tương t  v i c u trúc Perovskite c  b n ABOự ớ ấ ơ ả 3  (hình 2.2) và ô c  b n c aơ ả ủ  YBa2­Cu­O (hình 2.4). 

Trong c u trúc Perovskite c  b n ấ ơ ả ABO3 có hai v  trí ion dị ương. V  trí A n m ị ằ ở tâm c a khung đủ ượ ạc t o b i kh i bát di n b ng các ion âm (oxy) và làm phù h pở ố ệ ằ ợ  

v i các ion dớ ương có kích thướ ơc l n h n trong c u trúc. V  trí B phù h p cho các ionơ ấ ị ợ  

dương có kích thước nh  h n, n m t i tâm c a kh i bát di n. Trong h p ch t siêuỏ ơ ằ ạ ủ ố ệ ợ ấ  

d n (123) các ion Y và Ba có kích thẫ ướ ớc l n h n s  chi m các v  trí A, còn Ca nhơ ẽ ế ị ỏ 

h n s  chi m các v  trí B.ơ ẽ ế ị

C u   trúc   tr cấ ự  thoi (orthorhombic) c a v t li u siêu d n đủ ậ ệ ẫ ược mô t    hình 2.5ả ở

3.3. H p ch t siêu d n nhi t đ  cao 110­ 125Kợ ấ ẫ ệ ộ

M t s  h p ch t siêu d n nhi t đ  cao có nhi t đ  chuy n pha n m trongộ ố ợ ấ ẫ ệ ộ ệ ộ ể ằ  kho ng 110­125K. Tiêu bi u là hai lo i h p ch t Bi­Sr­Ca­Cu­O và Tl­Ba­Cu­O. Vả ể ạ ợ ấ ề 

c  b n hai lo i h p ch t siêu d n nhi t đ  cao này có c u trúc tinh th  và tính ch tơ ả ạ ợ ấ ẫ ệ ộ ấ ể ấ  

tương đ i gi ng nhau.ố ố

3.3.1. Siêu d n ch a Bismushẫ ứ

Tháng 5/1987 Michel và đ ng nghi p phát hi n ra siêu d n Ba­Sr­Cu­O cóồ ệ ệ ẫ  nhi t đ  chuy n pha t  7 đ n 22K. ệ ộ ể ừ ế Tháng 1 năm 1988, Maeda và đ ng nghi p đãồ ệ  phát hi n đệ ược: N u thêm Ca vào h  Bi­Sr­Cu­O s  t o đế ệ ẽ ạ ược m t v t li u siêu d nộ ậ ệ ẫ  

m i có nhi t đ  chuy n pha cao h n nhi t đ  hóa l ng Nit  H p ch t này có h pớ ệ ộ ể ơ ệ ộ ỏ ơ ợ ấ ợ  

th c chung là: Biứ 2Sr2Can­1CunOy v i n = 1,2,3. H p th c này t n t i ba h  siêu d nớ ợ ứ ồ ạ ệ ẫ  

g m các h p ph n sau đây:ồ ợ ầ

+ H  Biệ 2Sr2Cu1O6+x có TC   7   22K (khi n=1). Trong h  này pha siêu d n chính g iệ ẫ ọ  

+ H  ệ Bi2Sr2Ca1Cu2O8+x  v iớ   TC    80     90K  (khi n=2). Trong h  này pha siêu d nệ ẫ  chính g i là Bi(2212).ọ

  + H  Biệ 2Sr2Ca2Cu3O10+x  có TC 

 110  12K (khi n=3). Trong h  này pha siêu d n chính là Bi(2223).ệ ẫ

Hình 2.6 mô t  c u trúc tinh th  c a các h p ch t siêu d n trên. Nhìn chungả ấ ể ủ ợ ấ ẫ  các h p ch t này đ u có c u trúc lo i Perovskite. Trong các h  siêu d n Bi(2201),ợ ấ ề ấ ạ ệ ẫ  Bi(2212),   Bi(2223) đ u ch a m t, hai ho c Tetragonal, Othorhombic ho c giề ứ ộ ặ ặ ả Tetragonal. Trong m t h p ch t ch a các ộ ợ ấ ứ thành ph n Bi­Sr­Ca­Cu­O thầ ường t n ồ t iạ  

c  ba siêu d n (2201), (2212), (2223). C u trúc pha ả ẫ ấ siêu d n ẫ này thường gi ng nhauố  

v  th  lo i ề ể ạ và khác nhau v  đ  dài tr c c (hình 2.6). T  l  các ề ộ ụ ỷ ệ pha trong m t kh iộ ố  

m u tùy thu c thành ph n h p th c ban đ u, ẫ ộ ầ ợ ứ ầ quy trình công ngh  khi ch  ệ ế t o ạ và 

đi u ki n c a môi trề ệ ủ ường t o m u.ạ ẫ

3.3.2. C u trúc tinh th  lý ấ ể

tưởng c a siêu d n nhi t đ  cao ch a Bi– 2212.ủ ẫ ệ ộ ứ

Hình 2.7 là các mô hình lý tưởng cho c u trúc tinh th  c a các ch t siêu d nấ ể ủ ấ ẫ  nhi t đ  cao ch a Bi. K t qu  nghiên c u nhi u x  đi n t  (ED) do N.Y.Li và đ ngệ ộ ứ ế ả ứ ễ ạ ệ ử ồ  nghi p cho th y, pha th  nh t  ng v i n=1 ch  có m t l p CuOệ ấ ứ ấ ứ ớ ỉ ộ ớ 2; pha th  hai  ngứ ứ  

v i n=2 có ch a hai l p CuOớ ứ ớ  và pha th  ba  ng v i n=3 có ch a ba l p CuOứ ứ ớ ứ ớ  Số 

l p CuOớ 2 đóng vai trò c c k  quan tr ng trong vi c hình thành tín hi u siêu d n c aự ỳ ọ ệ ệ ẫ ủ  

v t li u siêu d n nhi t đ  cao.ậ ệ ẫ ệ ộ

Trong quá trình nghên c u c  ch  siêu d n nhi t đ  cao m t s  tác gi  còn xâyứ ơ ế ẫ ệ ộ ộ ố ả  

d ng m t vài mô hình lí tự ộ ưởng khác v  c u trúc tinh th  c a h p ch t siêu d nề ấ ể ủ ợ ấ ẫ  

Bi2Sr2CaCu2O8 có th  tìm th y trong các tài li u đã công b  v  siêu d n nhi t để ấ ệ ố ề ẫ ệ ộ cao

3.3.3   C u   trúc   tinh   th   các   h pấ ể ợ  

ch t siêu d n nhi t đ  cao Biấ ẫ ệ ộ 2SrCaCu2O8+

Trong th c t , các nguyên t  oxy không th  k t h p hoàn toàn v i các nguyênự ế ử ể ế ợ ớ  

t  khác đ  t o nên tinh th  lý tố ể ạ ể ưởng Bi2Sr2CaCu2O8, s  oxy trong h p th c thố ợ ứ ườ  ng

l n h n 8 cho nên h p th c ch  t o thớ ơ ơ ứ ế ạ ường được vi t dế ướ ại d ng Bi2Sr2CaCu2O8+. 

Vì v y, J.M.Tarascon, A.W.Slieglit, M.Hervieu và M.A.Subramanian đã đ a ra môtậ ư  

s  môố  hình sau đây. Các mô hình này được minh h a trong các hình 2.8 và hình 2.9 a,ọ  b

Nhìn chung các mô hình này đ u có các gi  thi t ban đ u gi ng nhau, trongề ả ế ầ ố  

c u trúc ô c  s  đ u có m t bô khung các c p nguyên t  Cu­O k t h p v i s  s pấ ơ ở ề ộ ặ ử ế ợ ớ ự ắ  

x p v  trí các nguyên t  Sr, Ca và Bi. S  khác nhau trong các mô hình c u trúc này làế ị ử ự ấ  

gi  đ nh khác nhau v  c u trúc các l p Bi­O.ả ị ề ấ ớ

3.3.4. C u trúc lý tấ ưởng c a h p ch t siêu d n TIủ ợ ấ ẫ 2Ba2CaCu2O8