PDF《！＂ 系收缩效应对 体系局域电子结构》

!" 系收缩效应对 ! 体系局域电子结构 和超导电性的影响! 陈镇平!) 张金仓") 曹桂新") 曹世勋") !) (郑州轻工业学院应用数理系, 郑州 #$%%%") ") (上海大学物理系, 上海 "%%#&') ("%%! 年!" 月!( 日收到;

"%%" 年&月)日收到修改稿) 用固态反应法制备了 ! (!/!"&) 系列样品, 其中 !

0 12, 34, 56, 7-,

86 和9: 利用正电子湮没技术以 及;

射线衍射等实验技术研究了稀土离子半径 " 对材料局域电子结构和晶体结构以及超导电性的影响: 实验结果 表明, 正电子寿命参量!! , !" 均随 !& < 半径增加而单调增加;

据此所给出的局域电子密度 #= , 随稀土离子半径的增 加表象出单调减小的趋势:实验证明局域电子密度以及晶格结构的正交性均是影响材料超导电性的因素: 关键词:稀土离子半径,高温超导电性,正电子湮没,局域电子结构 ! 国家自然科学基金 (批准号: 和河南省自然科学基金 (批准号: 资助的课题 : !? 引言元素替代作为研究氧化物高温超导机理的有效 方法已有广泛应用, 各种位置的替代已有诸多的研 究结果 [!―&] : 对9* " (9/!"&) 体系而言, 利用 @+ 系元素进行

9 位替代是重要而典型的一种: 研究 表明, 除AB, ,= 和1C 以外, 大多数稀土离子 !& < 替代9后, 都能形成稳定的 !/ !"& 相, 具有超导电性: 然而, 在这些化合物中, ! 替代引起的微小而有规 律的变化是明显的― ― ―稀土离子 !& < 对体系的晶体 结构和超导转变温度产生了影响, 具体表现为晶胞 体积和超导转变温度均随离子半径的增加而增加: 这一结果应与众所周知的 @+ 系收缩有关, 其具体收 缩特征表现为: 随着 @+ 系元素 #D 电子数的增加, 稀 土离子的半径 (体积) 减小: 为研究这一收缩效应对 !/!"& 体系超导电物理特性影响的特征和原因, 并 试图为高温超导机理的研究提供资料和证据, 人们 进行了大量有关稀土替代与离子半径相关的理论和 实验工作 [#, $] :另一方面, 大量实验研究表明, 在该类 高温超导体中, 载流子浓度及 ,-/.

之间的层间耦 合, 对提高超导转变温度是至关重要的:因此稀土离 子替代

9 时, @+ 系收缩效应所引起的结构缺陷和电 荷库层载流子浓度的变化以及层间耦合的优劣是人 们关注的课题之一: 正电子湮灭技术, 就其对凝聚态材料的局域电 子结构和原子尺度的缺陷以及各种相变的敏感性, 在固体材料的研究中有着广泛的应用 [', )] , 该技术对 高温超导的研究亦获得诸多有价值的实验结果 [(, >] : 我们将该方法引入到稀土替代的 !/ !"& 体系, 对其 物理性质与稀土离子半径之关联进行了研究: 本实 验对 !/ !"& ( !

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86 和9) 进行了正 电子湮没实验和 ;

射线衍射等相关实验, 研究了稀 土离子变化导致 ,-/. 链区局域电子密度的变化以 及晶体结构的变化, 给出了正电子寿命参数随稀土 离子半径的变化规律, 计算了局域电子密度随稀土 离子半径的变化特征, 为高温超导机理的理解提供 了相关的正电子实验证据: "? 实验实验所用超导样品的名义组份为 ! (!

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86 和9) , 按普通的固态反应法 制备:采用分析纯的粉末原料 !" .& , *+,.& 和,-., 第$! 卷第>期"%%" 年>月E"%%"E$! (%>) E"!$%/%$ 物理学报F,1F AG9HI,F HI8I,F JKL:$!, 8K:>, H=MN=2C=B, "%%" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "%%" ,OPQ:AO4R: HKS: 按一定的比例进行混合, 充分研磨, 在空气中 !"#$ 下预烧 %&', 此后在 (%' 内降温至 &##$, 再随炉冷 却至室温, 预烧后的混合物重新研磨, 在(#)*+ 的 压力下将其压成 ! ,,