Особенности локальной структуры мелкокристаллических ВТСП YBa₂Cu₂,₉₈₅ ⁵⁷Fe₀,₀₁₅ Oy

Abstract

Методом гамма-резонансной (мессбауэровской) спектроскопии при температурах 293, 91 и 78 К проведены исследования поликристаллических высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) YBa₂Cu₂,₉₈₅ ⁵⁷Fe₀,₀₁₅ Oy (y ≈6,92, Tc = 91–91,5 К) с микронными и субмикронными размерами кристаллитов. Обнаружена корреляция между изменениями интенсивностей компонент мессбауэровских спектров и средними размерами кристаллитов D. Показано, что причиной наблюдающихся изменений в спектрах является эффект межплоскостного перераспределения кислорода, сопровождающийся увеличением кислородного содержания δ в плоскостях (CuOδ) и уменьшением структурного параметра c. При этом данный эффект тем больше, чем меньше средние размеры (D). Сделан вывод, что главной особенностью реальной структуры мелкокристаллических ВТСП по сравнению с объемными равновесными образцами YBa₂Cu₃O₆₊δ, лежащей в основе наблюдаемых изменений в анионной подсистеме, является существование частичного взаимозамещения катионов Y³⁺ и Ba²⁺. Последнее может быть обусловлено неравновесными условиями синтеза, которые с необходимостью используются в процессе получения ВТСП микронных и субмикронных размеров.

Методом гама-резонансної (мессбаурівської) спектроскопії при температурах 293, 91 та 78 К проведено дослідження полікристалічних високотемпературних надпровідників (ВТНП) YBa₂Cu₂,₉₈₅ ⁵⁷Fe₀,₀₁₅ Oy (y ≈6,92, Tc = 91–91,5 К) з мікронними та субмікронними розмірами кристал ітів. Виявлено кореляцію між змінами інтенсивностей компонент мессбаурівських спектрів та середніми розмірами кристалітів (D). Показано, що причиною змін, які спостерігаються у спектрах, є ефект міжплощинного перерозподілу кисню, що супроводжується збільшенням структурного параметра с. При цьому даний ефект тим більше, чим менше середні розміри (D). Зроблено висновок, що головною особливістю реальної структури дрібнокристалічних ВТНП в порівнянні з об’ємними рівноважними зразками YBa₂Cu₃O₆₊δ, яка лежить в основі змін, що спостерігаються в аніонній підсистемі, є існування часткового взаємозаміщення катіонів Y³⁺ та Ba². Останнє може бути обумовлено нерівноважними умовами синтеза, які з необхідністю використовуються у процес і одержання ВТНП мікронних та субмікронних розмірів.

The ⁵⁷Fe Mössbauer spectroscopy was applied to study polycrystalline high-temperature superconductors (HTSC) YBa₂Cu₂,₉₈₅ ⁵⁷Fe₀,₀₁₅ Oy (y ≈6,92, Tc = 91–91,5 К) with the micron and submicron grain sizes at T = 293, 91 and 78 K. A correlation between intensities of the Mössbauer spectrum components and average grain size (D)was found out. It is shown that the changes observed in the spectra are caused by the effect of interplane redistribution of oxygen accompanied by increasing the oxygen content δ in (CuOδ) planes and decreasing the structural parameter c. The smaller is the average size (D), the stronger is the effect. It was concluded that in comparison with the bulk equilibrium samples YBa₂Cu₃O₆₊δ the main peculiarity of the real structure of the fine-grained HTSC responsible for the changes observed in the anionic subsystem was the partial interchange of Y³⁺ and Ba² cations. The latter may be caused by the synthesis nonequilibrium conditions which are necessary to obtain of HTSC with micron and submicron grain sizes.