Nghiên cứu siêu dẫn nhiệt độ cao

[r]

NG HIÊN CỨU SIÊU DẪN N H IỆ T B Ộ C A O

B ỉ - S r - Ca - C u - 0

NGUYỄN HUY SINH THÂM ĐỨC H IỀN TH Ẳ N H O À I A N H

1 MỞ ĐẦU

N ă tn 1986, B e d n o rz v à M u lle r [i ] lầ n đ ẫ u t i ê n tim r a h ợ p c h ẵ t s i ê u d ẫ n l o ạ i

L aB aG nO Y&i T c ~ 30 — 40K

Đẵ 1 n ă m 1977, C hu v à đ ồ n g n g b iệp [2] đ ã ' p h á t h iộ n r a c h ẫ t s iê u d ẫ n YBa-iCuaOjc (123) vớ i T c 8QK N h ữ n g p h á t h iệ n m ớ i n à y đ ã m ỏ r a m ộ t k ỷ

n g u v ê n m ờ i t r o n g l ĩ n h v ự c n g h i ê n c ứ u v à ứ n g d ụ n g v ậ t l i ệ u s i ê u d à n n h i ệ t đ ộ

c a o C ũng th e o t r à o l ự u đ ó , n ă m 1988 b à n g tră m c ô n g tr in h đ ã đ ư ợ c cổ n g b ố

t r ỉ n thỗ giéri vS v ật liệ u siê u đ ẫ n lo ạ i kháo c h ứ à B i, k h ô n g c h ứ a Gác n g u y ê n tố

đ ấ t h iếm , v ớ i h ợ p lh.ức B iC aSrC ojO ,; có n h iệ t ứ ộ c h u y ề n p h a T c OM 110K [1-7-10]

T h e o c á c t à i liệ u , đ â y là lo ạ i h ợ p c h ấ t đ a p h a C ẩu tr ú c p b a c h ín h l à t ứ g iác v ớ i

c ả c h ằ n g sổ m ạ n g là a = 3,8 A — 5.4 A Yà c — 30 T- 43 A, tù y th u ộ c th à n h p h ầ n

c h ấ t n à y ih u ộ c loại b iễ n d ạ n g x o ắ n tr ự c th o i rấ t nliỏ [4] H ợ p c h ấ t s i ê u d ẫ n

B iSrC aC ạ^Ọ x c ố n h iệ t đ ộ cbuỹieh p h a k h á c R hau T ro n g (ả i li ệ u [SJ, h ợ p c h ấ t

C a B rB iC u 2Ox c h ứ a cốc p h a : (1112) v ớ i T c = Ị05K, (2331) v ớ i Tẻ «=* 73 K vả

<3341) v ớ i T c ** 35K T a lio n v à đ ò n g n g h iệ p c h o b iế t [9] tr o n g B iC a S rC u jO , có

c ả c p h a õ ĩ ũ l ) v ở i T c ~ 80 K : (2 122) vớ i f c ~ 91 K ; và (2223) v ớ i T c ~ 105 K Ỗ' [6] H u â n g v à đ ố n g n g h iệ p liã k íiẳo s ả l v ề s ự lạo th à n h cáo p h a (1112) v ở i T c

c ó h a i b ư ớ c là '85 K v á 110 K : p h a (1222) có T c e» 85 K và p h a (2223) cô

t " « 7 5 K - 8 0 K

N h ìn -c h u n g , các tà j liệ u đ ề u í h ổ n g n h ấ t là hợị> ch ấ t B iSrC aC rt2Ox e ó 'h a i p h a

c h in h v ớ i n h iệ t đ ộ b ắ t d â u c h ỉiỵ ề n ph a tư o n g ứ n g tr o n g v ù n g 100 K - 1 2 0 K —

ỠỌ 1 lè pha sieu đăm 110 K và ờ trong vùng 8ff K - 90 K gọi Is pha 82 K Ngoài

r a c ò n m ộ t s ố p h a p !iụ C.Ó nhiệt đ ộ c h u y ề n p b a c ở < 50 K

Bài b ẳ o n à y c ố n g bố cáo k ế t q u à n g h iến c ử u h ợ p c h ẫ t B iC aSrC uaO x ở p h ò n g

th í ngh íệm -T ậ l lỷ n h i ệ t độ th iíp IrirỜEg Đại h ọ c T ồ n g h ợ p H à n ộ i th u đ ư ợ c từ

n ă m 1988

2 T H Ự C NGH IỆM

M ẫu BiSrCaCus©* v ã B iC a (S r,_ xB ax)Gu2Oy đ ư ợ c c h é lạ o từ c á c 0 x i d B i 20 3 (3NT)

S rC 0 3(2N ), C aC 0 3(2N ), BaC O s(2N:) Y à C uO (2N ) b ằ n g p h ư ơ n g p b á p gỗm tb ô n g

th ư ờ n g P h ổ i liệ u b a n đ à u đ ư ợ c n g b ie n , trộ n v à é p t h à n h cảc v iê n d ạ n g đ ĩa

ệ 8 m in (d à y 1 ~ 3m m ) v ớ i áp s u ẫ i 2 — 4 tấn /cm * M ẫu đ ư ợ c x ử lý n h iệ t tro n g

trong khoẳng 20 giờ tr& lên, ;a u đó cốc mẫu d ư ợ c fit Ü nhiệt ' độ 500 - 60ồ°c'

t r o c g t h ờ i g ia n t ơ ơ n g t ự C âc m ẫu chổ tạo eỏ th à n h p h à n b a n đ ằ u g iổ n g n h au Đĩl tạ o đirợ c h ơ n 2 0 m ẫ u th e o cốc chế đ ộ x ử lý n h i ệ t n h ư tr ê n , c ỏ th ế c h ia

l à m 3 n h ó m m ẫ u s a u :

N b ố m A : C ác m ẫ u n u n g tro tig k b ô n g khi sa u đó ủ tro n g ô s y

N h ỏ m B : C ác m ẫ u n u n g v à ủ tro n g m ô i t r ư ờ n g ô x y

N h ó m c : C ác m ẫu n u n g v à ủ tro iig m ô i í r ư ờ n g k h ô n g khí

R iê n g c á c m ẫ u th u ộ c h ệ B iC a(S r] jCB a:i)C u:iOy đ ư ợ c n u n g v à ủ tro n g m ô i t r ư ờ n g

k h ô n g k h í T h ờ i g ia n n u n g v à ủ c ủ a eá c m ẫu g iố n g n h a u

P h à n tíc h cậu t r ú c c ủ a m ẫu b ằ n g n h iễ u x ạ R ơ n g h e n đ ư ợ c t i ế n h à n h tạ i v i ệ n

Đ ịa c h ă t k h o á n g s ả n ( th iiộ c tỗ n g cục Địa c b ấ t V iệt n a m )

N h iệ t đ ộ c h u y ề n p h a s iê u d à n đ ư ợ c xác đ ịn h b ằ n g p h é p đ o đ iệ n tr ở th e o

p h ư ơ n g p h á p 4 m ũ i d ò t r o n g b ìn h a itơ lỏ n g B ộ c h in b x á c «ủ a p h é p đ o ư ớ c tÌQÍ»

c ỡ 5 %

3 K ẾT QUẢ VÀ TH Ẳ O LUẬ N

B à n g I đ ư a r a c á c -k ỗ t q u ả th ự c h iệ n tr ê n c á c h ệ b ợ p ch ấ t l i ê u d ẫ n B i—C a—

— S r— B a - C u —0

T c, ỉà n h iệ t đ ộ b ầ t đ ầ u v à T C2 là n h iộ t đ ộ kẽt th ú c c h u y ê n p h a T ừ b ả n g I c h o

t h ấ y h ợ p c h ấ t B iC a S rC u 2Ox (X — 4,5) đ ư ợ c s ử l ý n h iệ t t r o n g cầ b a n h ó m m ẫ u

A, B , c đề,ú q u a n s á t đ ư ợ c c h u y ? n p h a 2 b ư ớ c I r ê a n h i ệ t độ n itơ lỏ n g

Ở h ìn h l a , n h iệ t đ ộ c h u y ề n p h a b ư ớ c 1 th ư ờ n g b ắ t đ ẵ u ở n h iệ t độ lớ n b o n

110 K v à k ết t h ú c ò T > 90 K Nếu lẫy đ iề m g iữ a đ ư ờ n g cong đ iệ n t r ợ phụ th u ộ c

n h i ệ t đ ộ b c h u y ễ n p h a b ư ớ c 1 th ì n h iệ t đ ộ c h u y ề n p h a T c « 110 K Đ à y l à p h a

s i ê u d ẫ n 110 K N h iệ t đ ộ c h u y ễ n ph a biróc 2 th ư ờ n g M t d â u t ừ « 90 K v à k ct

đ ư ợ c xác đ ị n h b ằ n g p h ư ơ n g p h á p n g o ạ i s u y K ết q u ồ ch o th ấ y p h a s iê u d ẫ n

85 K k h á' ố n đ ịn h Ở p h á n à y đ iệ n Ir ở d ư b iế n m ồ t tr o n g v ù n g n h iệ t đ ộ n h ỏ h ơ n

80 K C h ú n g lôi c ũ n g q u a n sát đ ư ợ c c h u y ề n p h a cu a các ph a p h ụ ử v ù n g n h iệ t

d ộ th ấ p h ã n 77K T r o n g v ù n g n h iệ t đ ộ cao h ơ n : T — 120 K 308K, tíiih c h ẫ t

k im l o ạ i đ ư ợ c Ih ề h iộ u r õ : Đ Ĩện tr ơ p h ụ th u ộ c tu y ể n tín h v à o n h iệ t độ T in h

ch ấ t n à y g iố n g Yói h ợ p ch á t s iê u đ ẫ n YBa^CugO? T ỷ số đ iệ n Irở ở n h iệ t đ ộ

p h ò n g (300 K ) trê n đ i ệ n Irò trư ớ c k h i c h u y ề n p h a (12QK) n ằ m t r o n g k h o ả n g 1,3 —2,5 (b ả n g I)

Đ ề n g h iê n cử u th ê m v è đ ặ c tr ư n g c h u y ề n p h a c ủ a h ợ p c h á t siêu d ẫ n c h ử a

B i, c h ú n g tô i th á y S r bằng B a th e o h ợ p th ứ c B iC a (S ri_xBaĩ )C uaOy v ớ i X = 0 ,1 ; 0,2 v à 0,3 K ẽ t q u ả đ ư ợ c g h i t r o n g b ả n g l v à h ìn h l b ở đ ồ y ch ú n g tô i th á y , c h u y ề n

v<Vi mẫu X = 0 â hình la Nhiệt độ chuyền pha TCI và TC2 tương ứng là 110K và

S5K Nhu- v ậ y c h ú n g Ü t h a y đ ồ i khi Ih a y th ế S r b ằ n g Ba N h ư n g ờ ĩu ẫ u X = 0,2

Tà 0,3, ồ v ù n g n h iệ t độ k h ả o sùt c h ỉ q u a n s á t th ấ y m ộ i c h u v ề n p h a b ắt đ à u ở

T < 95K v à k ết th ú c Ờ T ^ 77K Có í hề c h o rằ n g , k h i Ih a y S r b ẫ n g 'Ba vở i h à m

đ ộ th ă p h ơ n 77K T u y n h iê n , tr ê n đ ồ th ị đ iệ n t r ờ p h ụ th u ộ c n h iệ t đ ộ (v ớ i x = l ‘.2

v a 0,3) c h o t h á y c h u y ề n ph a m ộ t b ư ớ c bị n h ò e đ i (h ìn h lb )

V iệẹ tạo plia t r o n g h ợ p c h ấ t B iC a S rÇ u jO , r ẩ t đ a đ a n g T r o n g q u ả t r ì n h s ử lý

n hiệt,, h ạ p t h ứ c d a n h đ ịn h n à y eỏ th ề h ìn h th à n h n h iê u p h a k h ố c n h a u C ho đ ế n -naV c h ư a c ó tà i liệu n à o cô n g bố k ế t q u ả tồ n g h ợ p ch ẵ í s iê u d ẫ n n à y ả d ạ n g

đ ơ n p h a

M ột s S c ô n g tr ìn h 'n g h iên c ứ u c ẵ u t r ú c b ằ n g k ín h b i ề n v i đ i ệ n t ử v à n h iễ u

x ạ tía X [3, 5, 6, 7] đ ê u c h o b iết : p h a s iê u đ ẫ n 85IC ở h ợ p c h ă t B iCaSrCujOjc lá

p h a B ijC a S r2C u,O s+ô (2122), c ỏ n p h a siê u d ẫ n 11QK v ẫ n c h ư a x á c đ ịn h đ ư ợ c

c h in h x ác T u y n h ỉ è n , c ó th è c h o r ằ n g c á u Irú c c á c p h a tạ o th á n h tr o n g q u á tr ìn h

g i á c c ủ a p h a B i j C a S j 'a ü U s O B + ô ( 2 1 2 2 ) v à t i n h c h ổ t s i ê u d ẫ n c ù a h ợ p c h ấ t p h ụ

th u ộ c v à o cà c lở p Bi20 2 (CaSr)Ó v à C u 0 2 t r o n g đ ó các lớ p C uO s đ ó n g v a i trò

q u ỉin Ir ọ n g n h ẩ t [10]

K ể t q u ả k iề m t r a rơ n g b e n c ủ a c h ú n g tô i g h i Ir o tig b ẫ n g I N h ậ n th ỗ v , m ẫu

có c ẫ u trú c t ứ giải* VỚI a = 3.824 Ã và c == 30,797 Ẳ ỉr n h ó m m ẫ u A , v à a= 3 S 3 1

Ẵ , C—30,697 Ẵ ở m ẫ u t h a y th e S r b ẳ n g B a K ét q u à n à y p h ù h ợ p v ở i tà i liệu

k h ô n g c h ứ a Ba N h ư v ậ y , cá c m ẫ u n g iiỉê n c ứ u có p h a c h ín h là p h a Bis€ a S r ,C u j0 8+ S (2122).

C ỏ th ễ ch o r ằ n g ơ các m ẫ u c h ứ a 20% vả 30% Ba, m ậ t đ ộ p h a s iê u đ ẫ n (2122) g iâ m n h ẹ c h o n ể n chì q u a n s á t Ih a y 'sự tồ n l ạ i c ủ a p h a siẻ u đ ẫ n 85K

H ìn h ỉ a Điện trờ phụ thuộc nhiệt độ của

mẫn CaSrBìCusOy

(v ớ i X = 0,1 ; 0 ,2 ; 0 3).

K i t lu ậ n : C hẽ đ ộ s ử lý n h iệ t g iố n g n h a u tro n g nvôì t r ư ờ n g k h ô n g k h i v à

ô x y ờ c á c n h ỏ m m ẫ u A , B và c khồng gây ả n h h ư ở n g đ á n g kễ đ ế n n h i ệ t đ ộ

c h u y ề n pi]a siê u d ẫ n tr o n g e ả h a i p h a 110K vá 85K

K hi t h a y Sp b ằ u g f t a (10% , 2 0 % , 30% ) có x u ẫ l h iệ n s ự th a y đ ồ i n h iệ t đ ộ

c h u y ề n p h a ỉr p h a s i ê u d ẫ n 110K C ác v ă n đè có l i ê n q u a n đ ế n v ậ t Ịiệ u n à y

đ a n g đ ư ạ e t i ế p t ạ c x e m x ẻ t

B ả n g í

B iC a(S ri~ xBa x)Cu 2Oy

T à i l i ệ u th a m k h ả o

1 J.O B e d n o rz , K.A M iiller, 2 P h y s B 64 - 189 (1986)

2 M.K VVu e t a l , P h y s R e v L c tt v o l 58 90S (1987)

3 H W Z a n d b e rg ê n , e t a l L e t t e r s to N a tu re , v o l 332.620 (1988)

T C 3

5 M R atea u e t a l In t C o n f Mag P a ris , J u l (1988)

6 Y K H uaog e t a l Sub J o u r C rys g r o w th 1154 (1988)

7 M H e rT ie q e t a l M o d e m P h y s L e tt B, v o l 2 N 1.491 (1988)

8 K a jitan i e t a l J p n , J A p p l P h y s 27 ; 4 L587 (1988)

9 J.L T a lio n e t a l N a tu r e 333 (12 M a j 1988)

10 E T a k a y a m a e t a l J p i r J.A ppl P h y s 27.4.1556 (1988)

N g u y e n H u y S in h , T h a n Đ nc H ien , T h a n H o a i A n h

STUDY O F HIGH T c - SU PERC O N D U CTIV ITY

Bi - C a - S r - C u - o COM POUNDS

T h e n o m in a l c o m p o s itio n o f th e B iC aS rC u2O x a n d B iC «(S rj_xB a x) C u 2O y^

c o m p o u n d s h a s b e e n s tu d ie d T h e s u p e r c o n d u c tin g tr a n s itio n t e m p e r a t u r e s (T c>

h e a t t r e a t m e n t s a n d l a t t i c e c o n s t a n t s o f t h e s e c o m p o u n d s w e r e s h o w n i n

t h is p a p e r

P h ò n g th í ng h iệm V ật l ý N h iệl độ th ấ p

T r ư ờ n g Đại họ c T ô n g h ợ p H à n ội

N h ậ n b à i 1.3.1989

( T i í p th èo tr a n g Ĩ9 )

TẢ I L IỆ U THA M KHẲO

1 A.K, S h a rm a a n d p J a y a rn a R e d d y P h y s S ta t S o l (a) 79, 183, (1&83)

2 P ra c tic a l m e th o d s in ele c tro m ic ro s k o p y , E d A u d r e y , M G la u e rt, V o lu m e t

N o rth — H o lla n d P u b lis h in g C o m p a n y — A m s te rd a m 1972

3 V V N o v in k o v T e o r e tic h e s k ie o s n o v u

4 X M B u rv e n ic h , th in S olidi'ilm s, 27, 129 (1975)

5 M L e c o n te lle c , j R ic h a r d a n d j H e n c e f f T h in S o lid F ilm » , 3 6,151 (1976)

6 E E fim o v i d ru g ie M ic ro e le c lro n ik a 199 M 1977

7 P a l t n ik L,'S O srio v ư P o lu p r o v o d n ik o g o m a te r ia lo v e d e n ia « E n e r g i a » M 1S73

PHAM VAN NHO

T H E IN F L U E N C E O F Đ EP O S ITIO N A L T E M P E R A T U R E ON P R O P E R T IE S O F

F L A S H - E V A PO R A T E D In S b FILM S

In S b t h in film s w e r e p re p a re d b y th e f l a s h m e th o d T h e t e m p e r a t u r e o f

m ic a s u b s tr a te w a s c h a n g e d fr o m 140°c to 3956c S a m p le s w e r e s tu d ie d b y th e

e l e c t r o n d if f r a c tio n a n d e le c tric a l m e a s u r e m e n t D e p e n d e n c e s o f s t r u c t u r e i n d

H a ll m o b ility on th e d e p o iilio n a l te m p e r a tu re w e r e d e te rm in e d a n d d is c u s ie d j

K b o a V ật lý

T r ư ờ n g Đ ại h ọ c T ô n g h ọ p Hồ n ộ i

N h ậ n b à i

N g à y 1 7 5 198&