Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Новое семейство ВТСП материалов

2008, Tом 5, выпуск 3
Тематика: Фундаментальные исследования

Японские исследователи искали сверхпроводимость в оксипниктидных соединениях (пниктиды – соединения металлов с атомами пятой группы – N, P, As, Sb) в течение последних лет и были вознаграждены большим успехом. В феврале этого года вышла статья, сообщающая о сверхпроводимости соединения La(O,F)FeAs при температуре ниже 26 К [1], а через несколько недель на сайте arxiv.org стали одно за другим появляться сообщения о сверхпроводимости аналогов этого соединения с температурой перехода выше 50 К. Семейство новых сверхпроводников окрестили "вторым ВТСП-семейством" – более высокие температуры перехода наблюдали пока только у купратов. За последний месяц сенсационных новостей, правда, нет. Исчерпан ли на этом потенциал новых ВТСП? Вряд ли кто возьмется сегодня ответить на этот вопрос – история знает немало неожиданных открытий.

Рис. 1. Кристаллическая структура оксипниктидных ВТСП.

Соединения кристаллизуются в структуре типа ZrCuSiAs (рис. 1). Элементарная ячейка тетрагональная с параметром а около 0,39-0,4 нм и с около 0,84-0,87 нм. Вдоль оси с наблюдается чередование слоев – R(O,F) - FeAs - R(O,F) -. Вместо железа может быть никель, а вместо мышьяка – фосфор; так, сверхпроводимость наблюдается в LaOFeP (Tc около 5 K) и LaONiP (3 K). Наибольшие значения Tc наблюдаются всё же для соединений, содержащих одновременно Fe и As. Для появления сверхпроводимости в LaOFeAs необходимо путем замещения допировать соединение носителями заряда. Показано, что сверхпроводимость достигается как частичным замещением кислорода на фтор, так и восстановлением до LaO1-xFeAs – при этом возникает проводимость n-типа. Интересно, что сверхпроводимость реализуется и при допировании дырками. Этого можно добиться, например, замещая La на Sr в (La,Sr)OFeAs [2] и (La,Sr)ONiAs [3], но первооткрывателям сверхпроводимости в La(O,F)FeAs не удалось получить p-допированного сверхпроводника замещением La на Ca [1]. В этом оксипниктиды похожи на купраты, в которых сверхпроводимость тоже может реализовываться при допировании как дырками (например, в (La,Sr)2CuO4), так и электронами (в (Nd,Ce)2CuO4). Из рис. 2 также видно, что температура перехода повышается с уменьшением размера редкоземельного иона, и достигает рекордного значения около 55 К для SmO1-δFeAs. Tc следующего соединения, GdO1-δFeAs, оказывается снова несколько ниже, 53,5 К [11]. Возможно, значение 55К является оптимумом для FeAs-сверхпроводников.

Для новых сверхпроводников характерны большие значения верхнего критического поля. Экспериментально показано, что для LaO0.89F0.11FeAs с Tc = 26 К величина Bc2(0), определенная из значений, соответствующих 50% сопротивления, составляет около 50 Тл [5-7]. Длина когерентности при 0 К равна 80 Å в плоскости ab и 8 Å в направлении оси c, т.е. фактор анизотропии составляет около 10 [6]. Согласно данным [8], для CeO0.88F0.12FeAs с Tc = 41 К величина Bc2(0), также определенная по величине 50% сопротивления, составляет около 110 Тл (рис. 3). Это больше, чем у MgB2. Данные для SmO0.85FeAs [13] определены по началу перехода на действительной части магнитной ac восприимчивости в постоянном внешнем магнитном поле до 5 Тл.

Рис. 2. Температура перехода в СП состояние соединений на основе LaOFeAs при различных замещениях [2, 4].

Рис. 3. Верхнее критическое поле новых сверхпроводников.

Много внимания уделяется изучению резистивной аномалии при температуре 100-150 К для недопированного несверхпроводящего соединения LaOFeAs и его РЗЭ-замещенных аналогов. Эта аномалия исчезает при допировании и появлении сверхпроводимости. С использованием рентгеновских данных, авторам [10] удалось показать, что аномалия отвечает переходу от тетрагональной структуры с симметрией P4/nmm к орторомбической Cmma структуре. Последняя при низкой температуре переходит в состояние с волнами спиновой плотности (SDW = spin density waves).

Нельзя сказать, что новые соединения просто синтезировать. Обязательной стадией синтеза является отжиг при температуре выше 1100оС в атмосфере аргона, эта процедура обычно проводится в запаянных кварцевых ампулах. Образцы с высокими значениями Тс синтезировали к тому же и при давлении 6 ГПа. На воздухе эти соединения получить не удастся из-за окисления Fe2+ и As3+. Определенную сложность в синтез добавляют токсичные свойства мышьяка. Мышьяк обладает заметной летучестью выше 250оС и очень легко переходит в ещё больше летучую окись As2O3 (Ткип. = 436оС). Сильным ядом является газообразный гидрид мышьяка арсин - AsH3 – основной прекурсор для получения пленок GaAs в полупроводниковой промышленности. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5 мг/м³.

Тем временем, уже продемонстрированы первые провода, изготовленные по методу порошок в трубе. Исходные материалы (La, As, LaF3, Fe и Fe2O3) помещали в железную трубку, защищенную изнутри тонкой титановой фольгой и прокатывали. Эти операции проводили в сухом боксе без доступа воздуха. Синтез осуществляли в токе аргона при 1150оС. Полученные провода диаметром 2 мм переходили в сверхпроводящее состояние при 20 К. О критическом токе не сообщается.

С.В. Самойленков

  1. Kamihara et al., J. Am. Chem. Soc., 130, 3296 (2008).
  2. http://arxiv.org/0803/3021v2.
  3. http://arxiv.org/abs/0803.3978v2.
  4. http://arxiv.org/abs/0804.2582v1.
  5. http://arxiv.org/abs/0803.0128v1
  6. http://arxiv.org/abs/0803.1288v1
  7. http://arxiv.org/abs/0804.0485
  8. http://arxiv.org/abs/0803.3790v3.
  9. http://arxiv.org/abs/0804.2053.
  10. http://arxiv.org/abs/0804.3569.
  11. http://arxiv.org/abs/0804.3727.
  12. http://arxiv.org/abs/0804.3738.
  13. http://arxiv.org/abs/0805.2794.
Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.