Одноканальная диффузия ионов кислорода в соединении YBa₂Cu₃O₇−x

Abstract

Обсуждаются экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что процесс допирования ионами кислорода кристаллов соединения YBa₂Cu₃O₇−x при x > 0,65 (тетрагональная фаза) с увеличением времени термообработки характеризуется двумя, существенно отличающимися по кинетике, этапами. На первом этапе (начальная стадия отжига) внедрение ионов кислорода происходит ускоренно с энергией активации приблизительно 0,4 эВ. Второй этап (заключительная стадия отжига) характеризуется значительно меньшей скоростью транспорта ионов кислорода с энергией активации порядка 1 эВ. Проведен анализ кинетических закономерностей процесса допирования кислородом по изменению величины электрического сопротивления исследуемого соединения со временем. Показано, что ускоренный транспорт ионов кислорода на начальной стадии процесса внедрения может осуществляться вдоль одномерных скоплений нестехиометрических вакансий в режиме одноканальной диффузии. Заключительный этап внедрения ионов кислорода в исследуемое соединение описывается обычным классическим механизмом диффузии.

Обговорюються експериментальні дані, які свідчать про те, що процес допування іонами кисню кристалів сполуки YBa₂Cu₃O₇−x при x > 0,65 (тетрагональна фаза) зі збільшенням часу термообробки характеризується двома етапами, що істотно відрізняються один від одного. На першому етапі (початкова стадія відпалу) проникнення іонів кисню відбувається прискорено з енергією активації приблизно 0,4 еВ. Другий етап (заключна стадія відпалу) характеризується значно меншою швидкістю транспорту іонів кисню з енергією активації порядку 1 еВ. Проведено аналіз кінетичних закономірностей процесу допування киснем за зміною величини електричного опору досліджуваної сполуки з часом. Показано, що прискорений транспорт іонів кисню на початковій стадії процесу проникнення може здійснюватися уздовж одновимірних скупчень нестехіометричних вакансій в режимі одноканальної дифузії. Заключний етап проникнення іонів кисню в досліджувану сполуку описується звичайним класичним механізмом дифузії.

This paper discusses experimental data which show that with increasing thermal processing time, oxygen doping of crystals of YBa₂Cu₃O₇−x with x > 0.65 (tetragonal phase) is characterized by two stages with substantially different kinetics. In the first (initial annealing) stage, oxygen ions enter at a faster rate with an activation energy of approximately 0.4 eV. The second (end of annealing) stage is characterized by significantly slower transport of oxygen ions with an activation energy on the order of 1 eV. The kinetics of the oxygen doping process is analyzed in terms of the time variation in the electrical resistance of the compound. It is shown that the faster transport of oxygen ions in the initial stage of the implantation process can take place along one-dimensional nonstoichiometric vacancies in a single-file diffusion mode. The final stage of oxygen ion implantation in this compound is described by an ordinary classical diffusion mechanism.