Поляронная проводимость YBa₂Cu₃Oy в диэлектрической фазе

Abstract

Образование (би)поляронных состояний в металлооксидах рассматривается как один из реальных меха­низмов, ответственных за явление ВТСП. Исследование характеристик поляронов в металлическом состоя­нии затруднено перенормировкой начальных состояний вследствие большой концентрации носителей. В данной работе проведены измерения проводимости на низких частотах (0,3 кГц ≤ f ≤ 100 кГц) кислорододе­фицитных образцов YBa₂Cu₃Oy (6,17 ≤ у ≤ 6,31) в интервале температур 1,5 К < Т < 300 К. Проводимость показывает степенную зависимость от частоты σ = σ₀ + σ(w) = σ₀ + Awˢ , где w — частота измерений, фактор s(T) < 1. Обнаружено, что для всех исследуемых образцов зависимость s(T) имеет минимум. Наблюдаемая особенность s(T) описывается в рамках модели, предполагающей туннелирование поляронов большого ради­уса между случайными центрами [4]. Эта модель позволяет оценить энергию связи полярона и его радиус. Предложено объяснение наблюдаемой зависимости энергии связи полярона от концентрации кислорода.

Утворення (бі)поляронних станів в металооксідах розглядається як один з реальних механізмів, відповідальних за явище ВТНП. Дослідження характеристик поляронів в металичному стані утруднено перенормуванням початкових станів внаслідок великої концентрації носіїв. Вданій роботі проведено вимірювання провідності на низьких частотах (0,3 кГц ≤ f ≤ 100 кГц) кисневодефіцитних зразків YBa₂Cu₃Oy (6,17 ≤ у ≤ 6,31) в інтервалі температур 1,5 К < Т < 300 К. Провідність показує степеневу залежність від частоти σ = σ₀ + σ(w) = σ₀ + Awˢ , де w — частота вимірювань, фактор s(T) < 1. Виявлено, що для усіх досліджуємих зразків залежність s(T) має мінімум. Спостерігаєма особливість s(T) описується в рамках моделі, яка припускає тунелювання поляронів великого радіуса між випадковими центрами [4]. Ця модель дозволяє оцінити енергію зв’язку полярона та його радіус. Запропоновано пояснення спосрегігаемої залеж­ності енергії з'вязку полярона від концентрації кисню.

The (bi)polaron formation in metal oxides is con­sidered as one of the real mechanisms responsible for high temperature superconductivity. But investigation of polaron characteristics in metals is complicated by charge screening. The paper reports the investigation of low-frequency conductivity о of oxygen deficient YBa₂Cu₃Oy samples (6.17 ≤ у ≤ 6.31). The measure­ments are carried out in a frequency range from 0.3 to 100 kHz at temperatures 1.5 К < T < 300 K. It is shown that σ(T) = σ₀ + Aws , w = 2πf being the measuring frequency. The temperature dependence s(T) is found to have an anomaly — a temperature minimum. The observed anomaly is described in terms of the theory of large radius polaron tunneling [4]. The theory permits the polaron bond energy and the polaron radius to be estimated. A treatment of the oxygen content depend­ence of the polaron bond energy is proposed.