Исследование методом ямр/якр неоднородного распределения зарядов и спинов в плоскости cuO 2 купратных оксидов типа «123»

ВЫВОДЫ: В результате наших исследований методами ЯМР/ZFNMR 7Li и ЯКР 63Cu(1) слабодопированных антиферромагнитных составов YBa2(Cu1-yLiy)3O6+x (x < 0.1, y = 0.005, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06), Y1-zCazBa2Cu3O6+x (x < 0.1, z = 0.02, 0.04) и YBa2Cu3O6+x (x  0.25, 0.27) была продемонстрирована общность в этих соединениях динамики допированных дырок и картины распределения зарядов и спинов в плоскости CuO2 исследованных составов. При высоких температурах (выше ~100 К) дырки распределены в плоскости равномерно и движутся свободно. Движение допированных дырок замедляется при понижении температуры, частота магнитных флуктуаций уменьшается, что сначала проявляется в виде пика в скорости продольной ядерной релаксации Cu(1), а при еще более низких температурах – в виде пика в скорости поперечной релаксации ядер Cu(1). По мере замедления движения допированных дырок в плоскости CuO2, электростатический потенциал примесных ионов Li+ и Ca2+ оказывает все большее воздействие на динамику дырок. В результате во всех исследованных слабодопированных образцах в плоскости CuO2 при низких температурах образуются области, обедненные и обогащенные дырками, вероятно связанные с локализацией дырок в окрестности примесных ионов Ca2+ и Li+ или дефектов. В обедненных дырками областях существует дальний антиферромагнитный порядок спинов Cu2+(2).. В зависимости от уровня допирования, в медно-кислородной плоскости CuO2 наблюдается переход спиновой системы в неупорядоченное магнитное состояние типа спинового стекла или кластерного спинового стекла при характерной температуре Tf или Tg. Граница между двумя неупорядоченными магнитными состояниями была определена как pc ~ 0.035 в Y1-zCazBa2Cu3O6+x [4] и как pc ~ 0.02-0.025 в YBa2(Cu1-yLiy)3O6+x в наших экспериментах по ЯКР 63Cu(1). Вероятно, при дальнейшем снижении температуры T < Tf,g происходит «замерзание» допированной дырки. Установлено, что допированные дырки в образцах YBa2(Cu1-yLiy)3O6+x (x < 0.1, y = 0.005, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06) сильнее связаны с примесным «внутри-плоскостным» ионом Li+, чем с «вне-плоскостным» ионом Ca2+ в Y1-zCazBa2Cu3O6+x (x < 0.1, z = 0.02, 0.04). СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: [1] Matsuda M., Lee Y.S., Greven M., Kastner M.A., Birgeneau R.J., Yamada K., Endoh Y., Boni P., Lee S.-H., Wakimoto S. and Shirane G. Freezing of anisotropic spin clusters in La1.98Sr0.02CuO4 // Phys. Rev. B. 2000. V.61. N6. P.4326-4333. [2] Ando Y., Segawa K., Komiya S. and Lavrov A.N. Electrical resistivity from self-organized one dimensionality in high-temperature superconductors // Phys. Rev. Lett. 2002. V.88. N13. P.137005 (4 pages). [3] Chou F.C., Borsa F., Cho J.H., Johnston D.C., Lascialfari A., Torgeson D.R. and Ziolo J. Magnetic phase diagram of lightly doped La2-xSrxCuO4 from 139La nuclear quadrupole resonance // Phys. Rev. Lett. 1993. V.71. N14. P.2323-2326. [4] Niedermayer Ch., Bernhard C., Blasius T., Golnik A., Moodenbaugh A. and Budnick J.I. Common phase diagram for antiferromagnetism in La2-xSrxCuO4 and Y1-xCaxBa2Cu3O6 as seen by muon spin rotation // Phys. Rev. Lett. 1998. V.80. N17. P.3843-3846. [5] Gooding R.J. Skyrmion ground states in the presence of localizing potentials in weakly doped CuO2 planes // Phys. Rev. Lett. 1991. V.66. N17. P.2266-2269; Gooding R.J., Salem N.M. and Mailhot A. Theory of coexisting transverse-spin freezing and long-ranged antiferromagnetic order in lightly doped La2-xSrxCuO4 // Phys. Rev. B. 1994. V.49. N9. P.6067-6073. [6] Timm C. and Bennemann K.H. Doping dependence of the Neel temperature in Mott-Hubbard antiferromagnets: effect of vortices // Phys. Rev. Lett. 2000. V.84. N21. P.4994-4997. [7] Alloul H., Bobroff J., Gabay M. and Hirschfeld P.J. Defects in correlated metals and superconductors // Rev. Mod. Phys. 2009. V.81. N1. P.45-108. [8] Sanna S., Allodi G., Concas G. and De Renzi R. The underdoped region of the phase diagram of  YBa2Cu3O6+x // J. Supercond. 2005. V.18. P.169-172. [9] Graf T., Triscone G. and Muller J. Variation of the superconducting and crystallographic properties and their relation to oxygen stoichiometry of highly homogeneous YBa2Cu3Ox // J. Less-common Met. 1990. V.159. P.349-361. [10] Tranquada J.M., Sternlieb B.J., Axe J.D., Nakamura Y., Uchida S. Evidence for stripe correlations of spins and holes in copper oxide superconductors // Nature. 1995. V.375. N6532. P.561-563. [11] Matsuda M., Fujita M., Yamada K., Birgeneau R.J., Endoh Y., Shirane G. Electronic phase separation in lightly-doped La2-xSrxCuO4 // Phys. Rev. B. 2002. V.65. 134515 (6 pages). [12] H. Alloul, J. Bobroff, M. Gabay and P. Hirschfeld. Defects in correlated metals and superconductors // Rev. Mod. Phys. 2009. V.81. P.45-108. [13] Maury F., Nicolas-Francillon M., Mirebeau I. and Bouree F. Antiferromagnetism in Li substituted YBa2Cu3Oy studied by neutron powder diffraction measurements // Physica C. 2001. V.353. P.93-102. [14] Maury F., Mirebeau I., Nicolas-Francillon M., and Bouree F. Hole doping by Li substitution and antiferromagnetism in YBa2Cu3Oy studied by neutron powder diffaction measurements // Eur. Phys. J. B. 2002. V.27. P.459-466. [15] Sarrao J.L., Young D.P., Fisk Z., Moshopoulou E.G., Thompson J.D., Chakoumakos B.C., and Nagler S.E. Structural, magnetic, and transport properties of La2Cu1-xLixO4 // Phys. Rev. B. 1996. V.54. N17. P.12014-12017. [16] Bobroff J., MacFarlane W.A., Alloul H., Mendels P., Blanchard N., Collin G. and Marucco J.F. Spinless impurities in high-TC cuprates: Kondo-like behavior // Phys. Rev. Lett. 1999. V.83. N21. P.4381-4384. [17] Kastner M.A., Birgeneau R.J., Chen C.Y., Chiang Y.M., Gabbe D.R., Jenssen H.P., Junk T., Peters C.J., Picone P.J., Tineke Thio, Thurston T.R. and Tuller H.L. Resistivity of nonmetallic La2-ySryCu1-xLixO4- single crystals and ceramics // Phys. Rev. B. 1988. V.37. N1. P.111-117; Rykov A.I., Yasouka H., and Ueda Y. Charge transfer to the local singlet states as a function of Li content in La2Cu1-xLixO4 and La1.85Sr0.15Cu1-xLixO4 // Physica C. 1995. V.247. N3-4. P.327-339. [18] Janossy A., Feher T., and Erb A. Diagonal antiferromagnetic easy axis in lightly hole doped Y1-xCaxBa2Cu3O6. // Phys. Rev. Lett. 2003. V.91. 177001 (4 pages). [19] Abe H., Yasuoka H., Hirai A. Spin echo modulation caused by the quadrupole interaction and multiple echoes. // J. Phys. Soc. Japan. 1966. V.21. N1. P.77-89. [20] Jang S.G., Bucci C., De Renzi R., Guidi G., Varotto M., Serge C., Radaelli P. Low-energy spin fluctuations in YBa2Cu3O6.1 and ErBa2Cu3O6+x. A Cu(1) T1 NQR study // Physica C. 1994. V.226. P.301-310. [21] Matsumura M., Yamagata H., Yamada Y., Ishida K., Kitaoka Y., Asayama K., Takagi H., Iwabuchi H. and Uchida Sh. Observation of secondary magnetic transition in tetragonal YBa2Cu3Ox (6.1 ≤ x ≤ 6.4). // Journal of Phys. Soc. of Japan. 1989. V.58. N3. P.805-808. [22] Stronach C.E., Noakes D.K., Wan X., Niedermayer Ch., Bernhard C. and Ansaldo E.J. Zero-field muon-spin-rotation study of hole antiferromagnetism in low-carrier-density Y1-xCaxBa2Cu3O6 // Physica C. 1999. V.311. P.19-22. [23] Sasagawa T., Mang P.K., Vajk O.P., Kapitulnik A. and Greven M. Bulk magnetic properties and phase diagram of Li-doped La2CuO4: Common magnetic response of hole-doped CuO2 planes // Phys. Rev. B. 2002. V.66. N18. P.184512 (5 pages). [24] Sanna S., Allodi G., De Renzi R. The freezing of spin and charge at low temperature in YBa2Cu3O6+x // Solid State Communication. 2003. V.126. P.85-91. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: 1. А.В.Савинков, А.В.Дуглав. Динамика зарядов и спинов в соединении YBa2Cu3O6, допированных литием: исследования методом ЯКР Cu(1). Российская молодежная научная школа "Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений". Казань, 1-3 ноября 2001 г. Труды, стр.90-92. 2. А.В.Савинков, А.В.Дуглав. Неоднородная электронная и спиновая структура YBa2Cu3O6, допированных литием: исследования методом ЯКР Cu(1). Российская молодежная научная школа "Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений". Казань, 20-22 ноября 2002 г. Труды, стр.79-83. 3. А.В.Савинков, А.В.Дуглав. Неоднородная электронная и спиновая структура YBa2Cu3O6+x (x < 0.35) и YBa2Cu3O6, допированных литием и кальцием: исследования методом ЯКР Cu(1). Российская молодежная научная школа "Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений". Казань, 11-13 ноября 2003 г. Труды, стр.68-71. 4. А.В.Савинков, А.В.Дуглав. Неоднородная электронная и спиновая структура YBa2Cu3O6, допированных кальцием: исследования методом ЯКР Cu(1). IV Научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века», Казань, 16-17 марта 2004 г. Тезисы докладов, стр.68. 5. A.V.Dooglav, A.V.Savinkov Study of electronic phase separation in lightly doped antiferromagnetic YBa2Cu3 with calcium by Cu(1) NQR. Annual International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter", 12-16 July 2004, Saint Petersburg (Russia). 6. A.V.Dooglav, A.V.Savinkov, H.Alloul, P.Mendels, N. Blanchard and G. Collin. Electronic phase separation in antiferromagnetic YBa2Cu3O6 lightly doped with calcium as seen from Cu(1) NQR. Accepted to International Conference "Nanoscale properties of condensed matter probed by resonance phenomena", 15-19 August 2004, Kazan (Russia). 7. A.V.Dooglav, A.V.Savinkov. Inhomogeneous distribution and influence of doped holes on magnetic properties of CuO2-plane in lightly doped YBa2Cu3O6+x cuprates // The Physical Society of Japan, Hokuriku branch, regular lecture meeting, technology department of Toyama University, Toyama, Japan, 4 of the December 2004, abstracts book, p.33. 8. A.V. Savinkov, A. V. Dooglav, H. Alloul, P. Mendels, J. Bobroff, G. Collin, and N. Blanchard. Dynamics and distribution of doped holes in the CuO2 plane of slightly doped Y1.yCayBa2Cu3O6 studied by Cu(1) NQR. Phys. Rev. B, Vol. 79, p.014513 (2009). 9. A.V. Savinkov, A. V. Dooglav, H. Alloul, P. Mendels, J. Bobroff, G. Collin, and N. Blanchard. Dynamics and distribution of doped holes in the CuO2 plane of slightly doped antiferromagnetic YBa2(Cu1-zLiz)3O6+x (x < 0.1) studied by Cu(1) NQR // JETP Letters, v.91, p.89 (2010).

Похожие:

	Утверждено Ученым советом Непрерывная ямр спектроскопия. Принципы построения непрерывного ямр спектрометра, основные блоки спектрометра. Источники ошибок при...		Тема урока: Свойства оксидов и роль в жизни и деятельности человека и живой природы Образовательная показать важность оксидов в природе и жизни человека, научиться записывать формулы оксидов и давать им названия по...
	Физический факультет Сравнительное исследование парамагнитных свойств образцов, полученных методом пиролиза аэрозолей и золь-гель методом 19		Исследование пространственного строения олигопептидов и лекарственных...
	Урок 8 класс «Химические свойства оксидов» Цель: Образовательная Образовательная: обобщить знания учащихся о составе оксидов, распространении их в природе. Рассмотреть классификацию оксидов и химические...		Дипломную работу по теме «Исследование кинетики окисления цитохрома р-450 методом флеш-фотолиза» Медицинский, на Медико-биологический факультет, отделение биохимии. На 6-ом курсе выполняла дипломную работу по теме «Исследование...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Модуль состоит из трех кадров, включающих схему классификации оксидов, фотографии оксидов, находящихся в различных агрегатных состояниях....		Тема «Религиозные обряды казахов аула Каразюк» Исследование данной проблематики тесно связано с процессами, которые проходили в России в этот период. Исходя из этого исследование...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Обучающая: формирование умения выполнять чертеж предмета методом прямоугольного проецирования на 3 плоскости проекций		Литература 16. 02: М. Осоргин, «Пенсне». Задание 3 (письм.), стр. 114 Закон Кулона: сила электрического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей...
	Учить §§ 45 -47, Письменно ответить на вопросы. Выполнить упр. 22 23, задание 13 Закон Кулона: сила электрического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей...		Решение заданий из №128, 129 у доски по схеме ...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: обобщить знания учащихся о составе оксидов, рассмотреть их классификацию и свойства основных и кислотных оксидов		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: обобщить знания обучающихся о составе оксидов, рассмотреть их классификацию и свойства основных и кислотных оксидов
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока: а) повторить и проверить умения строить сечения методом следов; изучить еще два метода: вспомогательной плоскости и внутреннего...		Литература 12. 02: стр. 297-299. Прочитать рассказ А. П. Чехова «Хамелеон»,... Закон Кулона: сила электрического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей...