Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y

Исследованы продольное ρхх(Т) и поперечное ρхy(Т) удельное сопротивление, а также эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y с х ≈ 0,1. Несмотря на низкое значение Тс ≈ 78 К, зависимость ρхх(Т) в широком интервале температур линейная. В то же время ρхy(Т) имеет выраженный полупроводниковый характер. И...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автори:	Соловьев, А.Л., Дмитриев, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2007
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127499
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y / А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 1. — С. 32-40. — Бібліогр.: 39 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127499
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1274992017-12-24T03:02:48Z Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y Соловьев, А.Л. Дмитриев, В.М. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Исследованы продольное ρхх(Т) и поперечное ρхy(Т) удельное сопротивление, а также эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y с х ≈ 0,1. Несмотря на низкое значение Тс ≈ 78 К, зависимость ρхх(Т) в широком интервале температур линейная. В то же время ρхy(Т) имеет выраженный полупроводниковый характер. Измеренное значение коэффициента Холла RH ≈1,3, что в ≈3 раза меньше, чем в пленке YBa₂Cu₃O₇₋у с аналогичной Тс. Константа взаимодействия λ ≈ 1,26, наоборот, в ≈ 3,5 раза больше. Показано, что эти и другие обнаруженные особенности можно объяснить эффектами локализации носителей заряда в системах Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y. Досліджено поздовжний ρхх(Т) та поперечний ρхy(Т) опiр, а також ефект Холу в плівках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y із с х ≈ 0,1. Незважаючи на низьке значення Тс ≈ 78 К, залежність ρхх(Т) у широкому інтервалі температур є лінійною. У той же час ρхy(Т) має виражений напівпровідниковий характер. Виміряне значення коефіцієнта Хола RH ≈ 1,3, що в ≈3 рази менше, ніж у плівці YBa2Cu₃O7–y із аналогічною Тс. Константа взаємодії λ ≈ 1,26 навпаки, в ≈ 3,5 рази більше. Показано, що ці й інші виявлені особливості можна пояснити ефектами локалізації носіїв заряду в системах Y₁₋xPrxBa₂Cu3O₇₋y. Longitudinal ρхх(Т) and transverse ρхy(Т) resistivities as well as Hall effect were studied for Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y films with с х ≈ 0,1. Despite a low Тс value (≈78 K) the ρхх(Т) dependence is linear in a wide temperature interval. At the same time ρхy(Т) is found to demonstrate a pronounced semiconducting behavior in the same temperature interval. The measured value of the Hall coefficient RH ≈ 1,3 is about 3 times less than in the YBa₂Cu₃O₇₋у film with the same Тс. In contrast, the coupling constant λ ≈ 1,26 is about 3.5 times larger. It is shown that most of the peculiarities observed can be explained in terms of charge carriers localization in Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y systems. 2007 Article Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y / А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 1. — С. 32-40. — Бібліогр.: 39 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 74.72.Bk, 74.40.+k http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127499 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
spellingShingle	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Соловьев, А.Л. Дмитриев, В.М. Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y Физика низких температур
description	Исследованы продольное ρхх(Т) и поперечное ρхy(Т) удельное сопротивление, а также эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y с х ≈ 0,1. Несмотря на низкое значение Тс ≈ 78 К, зависимость ρхх(Т) в широком интервале температур линейная. В то же время ρхy(Т) имеет выраженный полупроводниковый характер. Измеренное значение коэффициента Холла RH ≈1,3, что в ≈3 раза меньше, чем в пленке YBa₂Cu₃O₇₋у с аналогичной Тс. Константа взаимодействия λ ≈ 1,26, наоборот, в ≈ 3,5 раза больше. Показано, что эти и другие обнаруженные особенности можно объяснить эффектами локализации носителей заряда в системах Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y.
format	Article
author	Соловьев, А.Л. Дмитриев, В.М.
author_facet	Соловьев, А.Л. Дмитриев, В.М.
author_sort	Соловьев, А.Л.
title	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y
title_short	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y
title_full	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y
title_fullStr	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y
title_full_unstemmed	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y
title_sort	электротранспорт и эффект холла в пленках y₁₋xprxba₂cu₃o₇₋y
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127499
citation_txt	Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y / А.Л. Соловьев, В.М. Дмитриев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 1. — С. 32-40. — Бібліогр.: 39 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT solovʹeval élektrotransportiéffekthollavplenkahy1xprxba2cu3o7y AT dmitrievvm élektrotransportiéffekthollavplenkahy1xprxba2cu3o7y
first_indexed	2025-07-09T07:08:04Z
last_indexed	2025-07-09T07:08:04Z
_version_	1837152217847562240
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1, ñ. 32–40 Ýëåêòðîòðàíñïîðò è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y Pr Ba Cu O1 2 3 7 � �õ õ y À.Ë. Ñîëîâüåâ1, Â.Ì. Äìèòðèåâ1,2 1Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà Å-mail: solovjov@ilt.kharkov.ua 2International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures, 53-421,Wroclaw, Poland Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 19 ìàÿ 2006 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 18 èþëÿ 2006 ã. Èññëåäîâàíû ïðîäîëüíîå �õõ Ò( ) è ïîïåðå÷íîå �õy Ò( ) óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå, à òàêæå ýô- ôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó ñ õ � 01, . Íåñìîòðÿ íà íèçêîå çíà÷åíèå Òñ � 78 Ê, çà- âèñèìîñòü �õõ Ò( ) â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ëèíåéíàÿ. Â òî æå âðåìÿ �õy Ò( ) èìååò âûðà- æåííûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé õàðàêòåð. Èçìåðåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà Õîëëà RH � 1,3, ÷òî â � 3 ðàçà ìåíüøå, ÷åì â ïëåíêå YBa2Cu3O7–ó ñ àíàëîãè÷íîé Òñ. Êîíñòàíòà âçàèìîäåéñòâèÿ � � 126, , íàîáîðîò, â � 35, ðàçà áîëüøå. Ïîêàçàíî, ÷òî ýòè è äðóãèå îáíàðóæåííûå îñîáåííîñòè ìîæíî îáúÿñíèòü ýôôåêòàìè ëîêàëèçàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà â ñèñòåìàõ Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó. Äîñë³äæåíî ïîçäîâæíèé �õõ Ò( ) òà ïîïåðå÷íèé �õy Ò( ) îïið, à òàêîæ åôåêò Õîëó â ïë³âêàõ Y1–õPrxBa2Cu3O7–y ³ç õ � 01, . Íåçâàæàþ÷è íà íèçüêå çíà÷åííÿ Òñ � 78 Ê, çàëåæí³ñòü �õõ Ò( ) ó øèðîêîìó ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð º ë³í³éíîþ. Ó òîé æå ÷àñ �õy Ò( ) ìàº âèðàæåíèé íàï³âïðîâ³äíè- êîâèé õàðàêòåð. Âèì³ðÿíå çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíòà Õîëà RH � 1,3, ùî â � 3 ðàçè ìåíøå, í³æ ó ïë³âö³ YBa2Cu3O7–y ³ç àíàëîã³÷íîþ Òñ. Êîíñòàíòà âçàºìîä³¿ � � 1,26, íàâïàêè, â � 35, ðàçè á³ëüøå. Ïîêàçàíî, ùî ö³ é ³íø³ âèÿâëåí³ îñîáëèâîñò³ ìîæíà ïîÿñíèòè åôåêòàìè ëîêàë³çàö³¿ íîñ³¿â çàðÿäó â ñèñòåìàõ Y1–õPrxBa2Cu3O7–y. PACS: 74.72.Bk, 74.40.+k Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñâåðõïðîâîäèìîñòü, ýôôåêò Õîëëà, ïñåâäîùåëü, ÂÒÑÏ. Ââåäåíèå Â íàøèõ ïðåäûäóùèõ ðàáîòàõ [1–3] èññëåäîâàíû ôëóêòóàöèîííàÿ ïðîâîäèìîñòü (ÔÏ) [4], à òàêæå âåëè÷èíà è òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïñåâäîùåëè (ÏÙ) [5,6] â ïëåíêàõ YBa2Cu3O7–ó (YBCO) [1,2] è Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó (YPrBCO) [3]. Áûëî îáíà- ðóæåíî, ÷òî ïîâåäåíèå è ÔÏ, è ÏÙ â ïëåíêàõ YPrBCO çàìåòíî îòëè÷àåòñÿ îò àíàëîãè÷íûõ çàâè- ñèìîñòåé â YBCO. Â íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàíû îñîáåííîñòè ðåçèñòèâíûõ ñâîéñòâ è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêå Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó ñ õ �01, . Ðåçóëüòàòû ñðàâíèâàþòñÿ ñ òåîðèåé, à òàêæå ñ ðåçóëüòàòàìè àíàëîãè÷íûõ èññëåäîâàíèé íà ïëåíêàõ YBCO. Êàê èçâåñòíî [7–13], Pr — ôàêòè÷åñêè åäèíñòâåí- íûé ðåäêîçåìåëüíûé ýëåìåíò, ïðè çàìåùåíèè êîòîðûì Y â ñîåäèíåíèÿõ YBa2Cu3O7–ó ñâåðõïðîâîäèìîñòü ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿåòñÿ. Ïîýòîìó ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî èññëå- äîâàíèå ñîåäèíåíèé Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè, îñîáåííî â ÏÙ ðåæèìå, ïîçâîëèò ïðîÿñ- íèòü âîïðîñ î ìåõàíèçìàõ ðàññåÿíèÿ è ñâåðõïðîâîäÿ- ùåãî ñïàðèâàíèÿ â ÂÒÑÏ. Ñ ðîñòîì x ïëîòíîñòü íîñèòåëåé çàðÿäà nf è òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà â ñâåðõ- ïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå Òñ â ñîåäèíåíèÿõ YPrBCO áû- ñòðî óìåíüøàþòñÿ, òîãäà êàê ñîïðîòèâëåíèå âîçðàñòàåò [7–9]. Îäíàêî äî õ �0 2, â YPrBCO, êàê è â îïòèìàëü- íî äîïèðîâàííûõ (ÎÄ) ñîåäèíåíèÿõ YBCO, íàáëþäà- þòñÿ êàê ëèíåéíàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïðî- äîëüíîãî óäåëüíîãî ñîðîòèâëåíèÿ �õõ T( ) ïðè Ò Ò� * [7,13], òàê è èçìåíåíèå çíàêà ýôôåêòà Õîëëà (òàê íà- çûâàåìûé «sign reversal» (SR) ýôôåêò) ïðè ïðèáëèæå- íèè T ê Òñ [8,14]. Èíòåðâàë òåìïåðàòóð T T Tc � � * îòâå÷àåò îáðàçîâàíèþ ïñåâäîùåëè â ÂÒÑÏ [5,6]; Ò Tc* �� — õàðàêòåðèñòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà, íèæå êî- òîðîé ëèíåéíàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü �õõ T( ), © À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ, 2007 òèïè÷íàÿ äëÿ ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ÝÔÂ) ïðè Ò D� 0 25, � (�D — òåìïåðàòóðà Äåáàÿ) [15], ñìåíÿåòñÿ íåëèíåéíîé [1–3]. Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî äî õ �0 2, çàâèñèìîñòü �ñ T( ), èçìåðÿåìàÿ â ìîíîêðèñòàëëàõ YPrBCO âäîëü îñè c, òàêæå ëèíåé- íàÿ [13]. Ïðè õ � 0 22, SR-ýôôåêò èñ÷åçàåò [8], çà- âèñèìîñòü �ñ T( ) ïðèîáðåòàåò ïîëóïðîâîäíèêîâûé õà- ðàêòåð, îäíàêî ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü �õõ T( ) ïðè Ò Ò� * ñîõðàíÿåòñÿ äî õ �0 4, [7,13]. Ïðè õ � 0 4, çàâèñèìîñòü �õõ T( ) òàêæå ïðèîáðåòàåò ïîëóïðîâîäíè- êîâûé õàðàêòåð, à ïðè õ � 0 7, YPrBCO ñòàíîâèòñÿ èçî- ëÿòîðîì [7–9,13]. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ýòî ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ôîðìèðîâàíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîé çîíû Ôåðåí- áàõåðà—Ðàéñà (ÔÐ) çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ ñèëüíîãèáðè- äèçèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ 4f-Pr–2p�-O (PrIV) [12]. Óâåëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ è ñíèæåíèå Òñ — ñëåäñò- âèå óìåíüøåíèÿ ÷èñëà ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà â ïëîñêîñòÿõ CuO2, êîòîðûå ëîêàëèçóþòñÿ â ÔÐ çîíå. Ðàñ÷åòû, âûïîëíåííûå â ðàìêàõ òåîðèè ÔÐ ñ ó÷åòîì p–f-ãèáðèäèçàöèè [16], ïîêàçàëè, ÷òî óìåíüøåíèå ïëîòíîñòè íîñèòåëåé çàðÿäà nf â YPrBCO ïðè óâåëè- ÷åíèè êîíöåíòðàöèè Pr ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ïåðå- õîäà äûðîê èç çîíû pd� ïëîñêîñòåé CuO2 â çîíó ÔÐ. Ýòîò ïðîöåññ ìàëî âëèÿåò íà öåïî÷êè CuO, ÷èñëî äû- ðîê â êîòîðûõ îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííûì [17]. Êàê ñëåäñòâèå, êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà â YPrBCO òàêæå îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé. Òàêèì îáðàçîì, èññëåäîâà- íèå YPrBCO ïîçâîëÿåò èçó÷àòü èçìåíåíèå ñâîéñòâ ÂÒÑÏ íåïîñðåäñòâåííî ïðè èçìåíåíèè nf . Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû Ïëåíêè Y1–xPrxBa2Cu3O7–y ñ ðàçëè÷íûì ñîäåð- æàíèåì Pr èçãîòàâëèâàëè ìåòîäîì èìïóëüñíîãî ëàçåðíîãî íàïûëåíèÿ èç ìèøåíåé YBCO è PrBCO íà ïîäëîæêè SrTiO3 (001) [18]. Ýòîò ìåòîä îáåñïå- ÷èâàåò âîñïðîèçâîäèìîå ïîëó÷åíèå ñ-îðèåíòèðîâàí- íûõ ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê, ÷òî êîíòðîëèðîâàëîñü èññëåäîâàíèåì ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåíòãåíîâñêèõ è ðàìàíîâñêèõ ñïåêòðîâ. Ïðè ýòîì, â îòëè÷èå îò ñâåðõ- ðåøåòîê YBCO–PrBCO [9,11], êîíòðîëèðîâàëîñü ëèøü ïðîöåíòíîå ñîäåðæàíèå Pr. Êàê ìû ïîëàãàåì, â ðåçóëüòàòå âíåäðåíèå Pr â ìàòðèöó YBCO ÷àñòü ýëå- ìåíòàðíûõ ÿ÷ååê YBCO çàìåùàåòñÿ ïðîèçâîëüíî ðàçìåùåííûìè ïî îáðàçöó ÿ÷åéêàìè PrBCO [9]. Äëÿ èññëåäîâàíèé áûëà âûáðàíà ïëåíêà, ñîäåðæà- ùàÿ ∼10% Pr (îáðàçåö L100). Ïàðàìåòðû îáðàçöà ïðèâåäåíû â òàáë. 1–3. Äëÿ ñðàâíåíèÿ òàêæå ïðèâå- äåíû ïàðàìåòðû îïòèìàëüíî äîïèðîâàííîé ïëåíêè YBCO ñ Òñ � 88 Ê (îáðàçåö F1 [1]) è ïëåíêè YBCO ñ áëèçêèì çíà÷åíèåì Òñ � 80 Ê (îáðàçåö F4 [1]). Ñ ïîìîùüþ ôîòîëèòîãðàôèè è òåõíèêè õèìè÷å- ñêîãî òðàâëåíèÿ [18] èç ïëåíîê âûðåçàëèñü òàê íàçûâàåìûå õîëëîâñêèå ñòðóêòóðû [19] ðàçìåðàìè 5�0,1 ìì. Ïðè ýòîì, ïîìèìî òîêîâûõ êîíòàêòîâ, ïî äëèíå ïëåíêè ÷åðåç 1,25 ìì ðàñïîëàãàëèñü òðè ïàðû ïîïåðå÷íûõ îòâîäîâ ñ òàêîé æå øèðèíîé w 01, ìì, êàê è îñíîâíàÿ ïëåíêà. Êðàéíèå èñïîëüçîâàëèñü äëÿ èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïî 4-çîíäîâîé ñõåìå, ÷òî îïðåäåëÿëî äëèíó îáðàçöà, ðàâíóþ 2,5 ìì. Ñðåäíÿÿ ïàðà èñïîëüçîâàëàñü äëÿ èçìåðåíèÿ ýôôåêòà Õîëëà. Â íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ Òñ îïðåäå- ëÿëàñü êàê òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé àïïðîêñè- ìèðóåìîå ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ ïðè ïåðåõîäå â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå �õõ T( ) ñòàíîâèëîñü ðàâíûì íóëþ [1]. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü �õõ T( ) ïîêàçàíà íà ðèñ. 1 (êðèâàÿ 1). Ïóíêòèðíàÿ ïðÿìàÿ �N T( ) �T b îïðåäåëÿåò ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöà â íîð- ìàëüíîì ñîñòîÿíèè, ò.å. âûøå Ò, ýêñòðàïîëèðîâàí- íîå â îáëàñòü êàê íèçêèõ, òàê è âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Êàê âèäíî íà ðèñ. 1, âûøå Ò (170 ± 2) Ê è âïëîòü äî ∼ 270 Ê çàâèñèìîñòü ïðîäîëüíîãî óäåëüíîãî ñî- ïðîòèâëåíèÿ �õõ T( ) ëèíåéíàÿ. Âûøå 270 Ê íàáëþäà- åòñÿ íåçíà÷èòåëüíîå îòêëîíåíèå ââåðõ îò ëèíåéíîñòè, íàèáîëåå âåðîÿòíî, ñâÿçàííîå ñ óñèëåíèåì ýëåêò- ðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ÂÒÑÏ ïðè âû- ñîêèõ òåìïåðàòóðàõ [20]. Íèæå Ò* ïðîèñõîäèò ïå- ðåõîä â ÏÙ ðåæèì [5,6]. Ïðè ýòîì �õõ T( ) îòêëîíÿåòñÿ âíèç îò ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè, ïðèâîäÿ ê âîçíèêíîâåíèþ èçáûòî÷íîé ïðîâîäèìîñòè � � ( )Ò � �( ) ( )T TN , ãäå � �N NT / T( ) ( ) 1 [1]. Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî óâåëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ â YPrBCO ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè Pr ïðîèñõîäèò ãîðàçäî ìåäëåííåå, ÷åì â YBCO ïðè óìåíüøåíèè êîí- öåíòðàöèè êèñëîðîäà, ÷òî âèäíî èç ñðàâíåíèÿ ñ îáðàçöîì F4, èìåþùèì áëèçêîå çíà÷åíèå Òñ (ñì. òàáë. 1). Ýòîò ðåçóëüòàò ñîâïàäàåò ñ äàííûìè ðàáîò [7,12,13]. Ýëåêòðîòðàíñïîðò è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y Pr Ba Cu O1 2 3 7� �õ õ y Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 33 xy � � ,ì êÎ ì ñì 6,0 4,0 2,0 0 6,0 4,0 2,0 � � , ì êÎ ì ñì xx 1 0 – 2 100 200 300 400 T, K 1 2 T* 0 Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïðîäîëüíîãî �xx (1) è ïîïåðå÷íîãî �xy (2) óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöà L100. Ïóíêòèð — çàâèñèìîñòü �N T( ). Òàáëèöà 1. Ïàðàìåòðû îáðàçöîâ Îáðà- çåö d0, � Tc, Ê �õõ( )300Ê , ìêÎì ñì �õõ( ),100Ê ìêÎì ñì T,Ê d /dT� , ìêÎì ñì/Ê F1 1050 87,4 476 148 203 1,46 F4 850 80,3 1125 386 218 3,2 L100 1100 78,0 514 226 172 1,38 d0 — òîëùèíà ïëåíêè. Îäíîâðåìåííî ñV Tõõ( ) èçìåðÿëñÿ ñèãíàë è íà ïî- ïåðå÷íîé, «õîëëîâñêîé», ïàðå êîíòàêòîâ V Tõy( ), êî- òîðûé, êàê îêàçàëîñü, íàáëþäàåòñÿ è â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïî àíàëîãèè ñ ðàáîòîé [21] áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî ýòîìó ñèãíàëó îòâå÷àåò ïîïåðå÷íîå óäåëü- íîå ñîïðîòèâëåíèå �õy xy xxT V T / wj( ) ( ) ( ) , (1) ãäå V /wxy — íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìàÿ ðàçíîñòüþ ïîòåíöèàëîâVxy íà ðàññòîÿ- íèè, ðàâíîì øèðèíå îáðàçöà w 01, ìì; jxx — ïëîòíîñòü òðàíñïîðòíîãî òîêà â ïëåíêå. Îòìåòèì, ÷òî äëèíà ó÷àñòêà ïëåíêè, íà êîòîðîì èçìåðÿåòñÿ Vxy , îïðåäåëÿåòñÿ øèðèíîé ïîïåðå÷íûõ îòâîäîâ è â äàííîì ñëó÷àå ðàâíà 0,1 ìì. Çàâèñèìîñòü �õy T( ) íà ðèñ. 1 ïîêàçàíà êðèâîé 2. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî íàïðÿæåíèå Vxy âåñüìà ìàëî: ïðè Ò 300 Ê V Vxy xx� � �0 45 10 3, è V Vxy xx� �10 3 ïðè 100 Ê. Ñîîòâåòñòâåííî, ñ ó÷åòîì ãåîìåòðèè îáðàçöà, ïîïå- ðå÷íîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå � �xy xx� �10 2 ïðè Ò 300 Ê è � �xy xx� � �2 5 10 2, ïðè 100 Ê (ðèñ. 1). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïîïåðå÷íàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òðàíñ- ïîðòíîãî òîêà, êîòîðàÿ, ñîáñòâåííî, è ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ïîïåðå÷íîãî ñèãíàëà íà îáðàçöå, òàêæå ìàëà: I Ixy xõ� �10 2 . Ïîýòîìó çàâèñèìîñòü �xy T( ), à òàêæå õîëëîâñêîå íàïðÿæåíèå VH ïîëó- ÷åíû ïðè òîêå Ixx 10 ìÀ, òîãäà êàê ïðè èçìåðå- íèè �õõ T( ) èñïîëüçîâàëè òîê Ixx 10 ìêÀ. ×òîáû óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî Vxy íå ñâÿçàíî ñ òåðìîýäñ, ìû ïðîâåëè èçìåðåíèÿ ñ î÷åíü ìàëåíüêèì òðàíñïîðò- íûì òîêîì: Ixx �10 7 A. Â ýòîì ñëó÷àå V Txy( ) ∼ ∼ 10–10 Â è, åñòåñòâåííî, íå íàáëþäàåòñÿ íà óðîâíå øóìîâ ∼500 íÂ, ÷òî ïîäòâåðæäàåò åãî âíóòðåííþþ ïðèðîäó. Íàïðÿæåíèå V T R T Ixy xy xx( ) ( ) , âîçíè- êàþùåå íà ïîïåðå÷íûõ êîíòàêòàõ áåç ìàãíèòíîãî ïîëÿ, áûëî îáíàðóæåíî íàìè è íà ïëåíêàõ YBCO [19]. Îäíàêî â YBCO ôîðìà çàâèñèìîñòè �õy xy xxT V T /I( ) ( )∼ â òî÷íîñòè ñîîòâåòñòâóåò çà- âèñèìîñòè �õx T( ) è èìååò ìåòàëëè÷åñêèé õàðàêòåð. Â äàííîì ñëó÷àå òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü �xy T( ) (ðèñ. 1, êðèâàÿ 2) èìååò ÿâíî âûðàæåííûé ïîëó- ïðîâîäíèêîâûé õàðàêòåð. Íà ðèñóíêå òàêæå âèäíî, ÷òî ðîñò �xy T( ) ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû ïðåêðàùàåòñÿ ïðè Ò � Ò. Íèæå Ò * âåëè÷èíà �xy T( ), òàê æå êàê è �õx T( ), íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ. Íàèáîëåå âåðîÿòíî, ýòî ñâÿçàíî ñ ïåðåõîäîì îáðàç- öà ïðè Ò � Ò* â ÏÙ ðåæèì, â êîòîðîì ÷àñòü íîñè- òåëåé çàðÿäà â ÂÒÑÏ ñâÿçûâàåòñÿ â ïàðû, îáðàçóÿ ìàëîðàçìåðíûå ñèëüíîñâÿçàííûå áîçîíû [2,22]. Íà çàâèñèìîñòè �xy T( ) (ðèñ. 1 è 2) íàáëþäàåòñÿ ïèê ïðè òåìïåðàòóðå T Tcon � , ñîîòâåòñòâóþùåé íà- ÷àëó ïåðåõîäà â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Ïèê íàáëþäàåòñÿ è ïðè èçìåðåíèè �xy T( ) íà äâóõ äðó- ãèõ ïàðàõ ïîïåðå÷íûõ êîíòàêòîâ, ÷òî ãîâîðèò î åãî âíóòðåííåé ïðèðîäå. Ìàãíèòíîå ïîëå Bz 0 96, Òë, ïåðïåíäèêóëÿðíîå ïëîñêîñòè ab ïëåíêè è íàïðàâ- ëåííîå êàê âäîëü îñè c (ðèñ. 2, êðóæî÷êè), òàê è â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè (ðèñ. 2, ïóíêòèð), ïðàêòè÷å- ñêè ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿåò ïèê è, åñòåñòâåííî, ïðèâî- äèò ê óìåíüøåíèþ Òñ (ðèñ. 2, êðèâûå 2 è 3). Ïèê âáëèçè Òñ íà çàâèñèìîñòè �õõ T( ) íàáëþäàëñÿ ïðè èññëåäîâàíèè ìîíîêðèñòàëëîâ YPrBCO [10] è YBCO [23], à òàêæå L2–xCexCuO4–y (L = Pr, Nd) c ýëåêòðîííûì òèïîì ïðîâîäèìîñòè [24]. Ïîïåðå÷íîå ñîïðîòèâëåíèå íà ìîíîêðèñòàëëàõ íå èçó÷àëîñü. Êàê è â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ, ïèê ïðîäîëüíîãî ñîïðî- òèâëåíèÿ ïîäàâëÿåòñÿ ìàãíèòíûì ïîëåì. Îäíàêî äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîëíîñòüþ ïîäàâèòü ýòîò ïèê, ïîòðåáîâà- ëîñü ïîëå Bz ∼ 5 Òë [10], ÷òî ãîðàçäî áîëüøå, ÷åì â íàøåì ñëó÷àå. Êðîìå òîãî, è ñàìî ïðîäîëüíîå ñîïðî- òèâëåíèå ñóùåñòâåííî áîëüøå. Íà ðèñ. 2 òàêæå âèäíî, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå íå òîëüêî ïîäàâëÿåò ïèê, íî è ñìåùàåò ðåçèñòèâíóþ êðèâóþ ââåðõ èëè âíèç, â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëå- íèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî êðèâîé ñ Bz 0. Ïîëîâèíà ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ýòèìè êðèâûìè îïðå- äåëÿåò õîëëîâñêóþ ðåçèñòèâíîñòü �H T( ) �H H xx xy H H zT V T /I R T R T d B( ) ( ) ( ) ( )∼ � 0 1 , (2) 34 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ xy � � ,ì êÎ ì ñì T, K 80 100 120 6,0 5,0 1 2 3 Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü �xy T( ) ïðè Bz � 0 (1), –0,96 (2), 0,96 (3) Òë. ãäåVH — íàïðÿæåíèå íà îáðàçöå, âîçíèêàþùåå â ðå- çóëüòàòå ýôôåêòà Õîëëà, d0 — òîëùèíà ïëåíêè, RH — êîýôôèöèåíò Õîëëà, õàðàêòåðèçóþùèé ñâîéñòâà êîíêðåòíîãî ìàòåðèàëà. Çàâèñèìîñòü R Txy H ( ) äëÿ Bz 0 6, Òë ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3. Çäåñü òàêæå ïî- êàçàíà çàâèñèìîñòü ïîïåðå÷íîãî ñîïðîòèâëåíèÿ R Txy( ) ïðè Bz 0 6, Òë, îïðåäåëÿþùàÿ Ò Hñ( ) � � 68 Ê. Âèäíî, ÷òî, êàê è â ïëåíêàõ YBCO, ïðè óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû R Txy H ( ) âîçðàñòàåò, äå- ìîíñòðèðóåò ìàêñèìóì ïðè Òon ∼ 85 Ê, à çàòåì áûñòðî óìåíüøàåòñÿ. Ïðè Ò � 77 Ê ñîïðîòèâëåíèå R Txy H ( ) ñòàíîâèòñÿ îòðèöàòåëüíûì, äåìîíñòðèðóÿ îæèäàåìûé SR-ýôôåêò [8,14]. Àíàëîãè÷íûé ðåçóëüòàò ïîëó÷àåòñÿ ïðè Bz 0 96, Òë. Â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð îò 76,5 Ê äî Ò Hñ( ) ∼ 68 Ê ïîâåäåíèå R Txy H ( ) îêàçûâàåòñÿ âåñüìà ñëîæíûì. Óðîâåíü øóìîâ â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ íå ïðåâûøàë 500 íÂ, ÷òî ïîäòâåðæäàåòñÿ, â ÷àñòíîñòè, è õîðîøèì êà÷åñòâîì îáåèõ êðèâûõ ïðè Ò � 77 Ê. Ïîýòî- ìó ìû íå ñâÿçûâàåì ñ øóìàìè îñîáåííîñòè, íàáëþäàå- ìûå íà çàâèñèìîñòè R Txy H ( ) ïðè Ò � 77 Ê. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ Íàèáîëåå ëþáîïûòíûé ýêñïåðèìåíòàëüíûé ðåçóëü- òàò — âîçíèêíîâåíèå ïîïåðå÷íîãî íàïðÿæåíèÿV Txy( ) íà ïëåíêå â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è íåîáû÷íàÿ ôîðìà åãî òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè (ðèñ. 1, 2). Íå- ñëîæíûé ðàñ÷åò ïîêàçûâàåò, ÷òî ñìåùåíèÿ ïðîòèâîïî- ëîæíûõ ïîïåðå÷íûõ îòâîäîâ îáðàçöà íà 2–4 ìêì âïîë- íå äîñòàòî÷íî, ÷òîáû ïîëó÷èòü íàáëþäàåìîå â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ Rxy( )100Ê � 0,6 Îì. Îäíàêî òàêîå ñìåùåíèå îòâîäîâ â íàøèõ îáðàçöàõ îòñóòñòâóåò, ïî êðàéíåé ìåðå íå ïðåâûøàåò 0,1 ìêì. Ýòî ñâÿçàíî ñ âûñîêèì êà÷åñòâîì ôîòîëèòîãðàôèè, èñïîëüçóåìîé ïðè èçãîòîâëåíèè îáðàçöîâ â Ìàêñ-Ïëàíê Èíñòèòóòå, Øòóòòãàðò. Ñëåäóåò òàêæå èìåòü â âèäó, ÷òî òàêàÿ ÿâíî óïðîùåííàÿ ìîäåëü íå îáúÿñíÿåò íè ïîÿâëåíèå ïèêà íà çàâèñèìîñòè �xy T( ), íè ïîëóïðîâîäíèêîâûé õîä ïîïåðå÷íîãî ñîïðîòèâëåíèÿ (ðèñ. 1). Â ðàáîòàõ [23,24] ïîÿâëåíèå ïèêà ïðîäîëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â ÂÒÑÏ âáëèçè Òñ îáóñëîâëåíî íà- ëè÷èåì â îáðàçöå îáëàñòåé ñ ðàçëè÷íûìè çíà÷åíèÿ- ìè Òñ, ÷òî áóäåò ïðèâîäèòü ê ïåðêîëÿöèîííîìó õàðàêòåðó ïðîòåêàíèÿ òîêà ïðè ïåðåõîäå â ñâåðõ- ïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Â [24] ðàçáðîñ Òñ îáúÿñíÿåò- ñÿ ãðàíóëÿðíûì ñòðîåíèåì èññëåäóåìûõ ìîíîêðè- ñòàëëîâ L2–xCexCuO4–y (L = Pr, Nd). Ñîîòâåòñòâåííî â ìîíîêðèñòàëëàõ YBCO [23] ïîÿâëåíèå îáëàñòåé ñ ðàçëè÷íûìè Òñ è ðàçìåðàìè, çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþ- ùèìè �( )Ò , ñâÿçûâàåòñÿ ñ íåîäíîðîäíûì ðàñïðåäåëå- íèåì êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â êðèñòàëëå [25]. Ïî- ÿâëåíèå ïèêà ïîïåðå÷íîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â ÂÒÑÏ àíàëèçèðóåòñÿ â ðàáîòå [21] è òàêæå áàçèðóåòñÿ íà ïðåäñòàâëåíèè î íåîäíîðîäíîì ðàñïðåäåëåíèè êèñëî- ðîäà â îáðàçöå. Êàê èçâåñòíî [4,7,26], ïëîòíîñòü íî- ñèòåëåé çàðÿäà nf , à ñëåäîâàòåëüíî, è Òñ â YBCO îï- ðåäåëÿþòñÿ ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà. Ìîæíî ñ÷èòàòü âïîëíå óñòàíîâëåííûì [26,27], ÷òî èçìåíåíèå ñîäåð- æàíèÿ êèñëîðîäà â YBCO âñåãî ëèøü â ïðåäåëàõ 4% ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ Òñ íà íåñêîëüêî ãðàäóñîâ. Â [21] ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî äàæå â îäíîðîäíûõ ïî ñòðóê- òóðå ÂÒÑÏ ìîæåò èìåòü ìåñòî íåçíà÷èòåëüíàÿ âàðèà- öèÿ êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â îáúåìå îáðàçöà. Ýòî áóäåò ïðèâîäèòü ê ïðîñòðàíñòâåííûì ôëóêòóàöèÿì ïëîòíîñòè íîñèòåëåé çàðÿäà, à ñëåäîâàòåëüíî, è Òñ, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, âåäåò ê óñèëåíèþ ïèííèíãà âèõ- ðåé. Òàêæå ìîæåò èìåòü ìåñòî è âàðèàöèÿ ýíåðãèè ïèííèíãàU. Ïîñêîëüêó äëèíà êîãåðåíòíîñòè �( )T â ÂÒÑÏ èñêëþ÷èòåëüíî ìàëà [5,22], ðàçëè÷íûå íåîäíî- ðîäíîñòè, äàæå ñ î÷åíü ìàëîé õàðàêòåðèñòè÷åñêîé äëèíîé, ìîãóò ñóùåñòâåííî âëèÿòü íà ðåçóëüòàòû èç- ìåðåíèé. Äëÿ òîãî ÷òîáû ó÷åñòü ýòî âëèÿíèå, àâòîðû [21] ñìîäåëèðîâàëè ñâåðõïðîâîäíèê â âèäå äâóìåð- íîé ðåøåòêè ïðîèçâîëüíî ðàñïðåäåëåííûõ ðåçèñòîðîâ (random resistor network (RRN)). Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ñîïðîòèâëåíèÿ è Òñ ðåçèñòîðîâ ðàçëè÷íû. Ñîîò- âåòñòâåííî, ïðè Ò Ò� on ðàçëè÷íûå îáëàñòè RRN-ñèñ- òåìû áóäóò ïåðåõîäèòü â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå ïðè ðàçíîé òåìïåðàòóðå. Â ðåçóëüòàòå òîê áóäåò ïðî- òåêàòü ïåðêîëÿöèîííûì îáðàçîì ïî ïóòè íàèìåíüøå- ãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Ýòî âåäåò ê ïîÿâëåíèþ â RRN-ñèñ- òåìå ïðè T T Tc � � on ïîïåðå÷íîé ñîñòàâëÿþùåé òðàíñïîðòíîãî òîêà Ixx è, êàê ñëåäñòâèå, ïîïåðå÷íîãî íàïðÿæåíèÿVxy . Â ðåçóëüòàòå ïðè Ò Ò� on âîçíèêàåò ïèê ïîïåðå÷íîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ �peak ( )T . Â ðàìêàõ ìîäåëè âÿçêîãî äâèæåíèÿ âèõðåé áûëî ïî- êàçàíî, ÷òî åñëè U const, íî èìååòñÿ ðàçáðîñ Òñ, îïðåäåëÿåìûé ðàñïðåäåëåíèåì Ãàóññà, òî âåëè÷èíà ïèêà ñîïðîòèâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî è íàáëþäàåòñÿ â ýêñïåðèìåíòå (äëÿ íàáëþäåíèÿ ýôôåêòà äîñòàòî÷íî, ÷òîáû ðàçáðîñ çíà- ÷åíèé Òñ íå ïðåâûøàë 1 Ê). Ýëåêòðîòðàíñïîðò è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y Pr Ba Cu O1 2 3 7� �õ õ y Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 35 T, K 60 70 80 90 100 110 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0 –2,0 –4,0 R ,R ,ì Î ì xy H xy Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòè R Txy H( ) ïðè Bz � 06, Òë (�) è R Txy( ) ïðè Bz � 06, Òë (�), êîòîðàÿ îïðåäåëÿåò T Hc( ) � 68 Ê. Ëèíèè ïðèâåäåíû äëÿ íàãëÿäíîñòè. Òàêèì îáðàçîì, RRN-ìîäåëü äîñòàòî÷íî ðàçóìíî îáúÿñíÿåò ïîÿâëåíèå ïèêà ïîïåðå÷íîãî ñîïðîòèâ- ëåíèÿ ÂÒÑÏ ïëåíîê â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð Ò Ò Tñ � � on. Îäíàêî ìîäåëü íå îáúÿñíÿåò ïîÿâëå- íèå íàáëþäàåìîãî íà ïëåíêàõ ïîïåðå÷íîãî íàïðÿ- æåíèÿ ïðè T T�� on, êîãäà íè î Òñ, íè î äâèæåíèè âèõðåé ðå÷ü óæå íå èäåò. Â [21] ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ïðè T T� on óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå �xy T( ) 0. Òîãäà êàê â ýêñïåðèìåíòå íàîáîðîò — ïðè T T� on óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå � �xy T T( ) ( )�� peak (ðèñ. 1 è 2). Èç ñðàâíåíèÿ êðèâûõ 1 è 3 â èíòåðâàëå òåìïå- ðàòóð 78 Ê � �T 85 Ê (ðèñ. 2) âèäíî, ÷òî àáñîëþò- íàÿ âåëè÷èíà ïèêà � �peak �� xy 0,017 ìêÎì�ñì, ãäå ��xy — ôàêòè÷åñêè òà ÷àñòü ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðàÿ ïîäàâëÿåòñÿ ìàãíèòíûì ïîëåì. Òàêèì îáðà- çîì, �peak � 1 30/ xy� . Â ìîíîêðèñòàëëàõ ��xõ � � 1 4/ xx� [10,23.24], äà è âåëè÷èíà Vxx , êàê óæå îòìå÷àëîñü, íàìíîãî áîëüøå Vxy , èçìåðÿåìîãî â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ. Ñ òî÷êè çðåíèÿ RRN-ìîäåëè, ìàëàÿ âåëè÷èíà �peak îçíà÷àåò, ÷òî âàðèàöèè êèñëîðîäíîé êîíöåíòðàöèè, à ñëåäîâàòåëüíî, è ðàç- áðîñ Òñ â íàøèõ ïëåíêàõ âåñüìà ìàëû. Ñîîòâåòñò- âåííî, îòñóòñòâèå ïèêîâ ïðîäîëüíîãî ñîïðîòèâëå- íèÿ è ìàëàÿ âåëè÷èíà ïîïåðå÷íîãî íàïðÿæåíèÿ V Òxy( ) óêàçûâàþò íà îòñóòñòâèå ñòðóêòóðíûõ íåîäíîðîäíîñòåé â èññëåäóåìûõ îáðàçöàõ [24]. Ïîýòîìó ïîÿâëåíèå ïîïåðå÷íîãî ñèãíàëà â íàøèõ ïëåíêàõ ïðè Ò Ò� on ìû ñâÿçûâàåì íå ñ äåôåêòàìè è íå ñ âàðèàöèÿìè êèñëîðîäíîé êîíöåíòðàöèè, à ñ îñîáåííîñòÿìè ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ÂÒÑÏ ïëå- íîê, êîòîðàÿ âåñüìà ñëîæíàÿ [4,12,16,28]. Êðèñòàë- ëè÷åñêàÿ ÿ÷åéêà PrBCO ôàêòè÷åñêè ÿâëÿåòñÿ èçîñòðóêòóðíîé ïî îòíîøåíèþ ê YBCO [7,12,13]. Ïîýòîìó âíåäðåíèå Pr â ìàòðèöó YBCO íå ïðèâî- äèò ê èñêàæåíèþ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû îá- ðàçöà. Îäíàêî ëþáûå äîïàíòû, â òîì ÷èñëå è Pr, ìî- ãóò èãðàòü ðîëü ïðèìåñåé â îáðàçöå, ïîñêîëüêó èõ ñëó÷àéíûå êóëîíîâñêèå ïîëÿ ñîçäàþò äîïîëíèòåëü- íûå öåíòðû ðàññåÿíèÿ äëÿ íîñèòåëåé çàðÿäà [5]. Èçâåñòíî, ÷òî â PrBa2Cu3O7 èìååò ìåñòî ñóùåñòâåí- íîå ðàññîãëàñîâàíèå ïîòåíöèàëîâ (áîëåå 6%) ìåæäó Pr è Ba [29], ÷òî òàêæå ñîçäàåò î÷åíü ñèëüíûå öåí- òðû ðàññåÿíèÿ [16]. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî â ðåçóëüòàòå ÷àñòü íîñèòåëåé çàðÿäà ìîæåò îòêëîíÿòüñÿ â ïîïå- ðå÷íîì íàïðàâëåíèè, ïðèâîäÿ ê âîçíèêíîâåíèþ ïî- ïåðå÷íîé ñîñòàâëÿþùåé òðàíñïîðòíîãî òîêà Ixy è, êàê ñëåäñòâèå, íàïðÿæåíèÿ Vxy . Ñ ïîÿâëåíèåì ðàáîò [12,16] ñèòóàöèÿ ñ ýëåêòðîí- íîé ñòðóêòóðîé Y1–õPrõBa2Cu3O7–y â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ïðîÿñíèëàñü. Îäíàêî òåîðèÿ íå îáúÿñíÿåò íè ïîëóïðîâîäíèêîâûé õîä çàâèñèìîñòè �õõ Ò( ) ïðè õ � 0 4, , íè àíàëîãè÷íóþ çàâèñèìîñòü �õy Ò( ), íàáëþ- äàåìóþ â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ óæå ïðè x ∼ 0,1, ïî- ñêîëüêó íå â ñîñòîÿíèè ïîëíîñòüþ ó÷åñòü ýêñïåðèìåí- òàëüíóþ ñèòóàöèþ. Ïðè íàïûëåíèè ïëåíîê òîëüêî ÷àñòü ýëåìåíòàðíûõ ÿ÷ååê YBCO çàìåùàåòñÿ ÿ÷åéêà- ìè PrBCO, êîòîðûå ïðîèçâîëüíî ðàñïðåäåëÿþòñÿ â îáúåìå îáðàçöà. Â ñîîòâåòñòâèå ñ [12,16], óðîâåíü PrIV êàæäîé òàêîé ÿ÷åéêè äîëæåí ýôôåêòèâíî àáñîð- áèðîâàòü ÷àñòü äûðîê ïðîâîäèìîñòè. Ïîýòîìó ìû ïî- ëàãàåì, ÷òî êàæäàÿ ÿ÷åéêà PrBCO ÿâëÿåòñÿ íå ïðîñòî äèýëåêòðèêîì, à ïðåäñòàâëÿåò ýôôåêòèâíûé öåíòð ëîêàëèçàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà, êóäà óõîäèò ÷àñòü äû- ðîê èç ïëîñêîñòåé CuO2. Êîãäà ïëîòíîñòü ÿ÷ååê PrBCO äîñòèãàåò âåëè÷èíû, êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò õ ∼ 0 4, , ÷èñëî íîñèòåëåé çàðÿäà â ïëîñêîñòÿõ CuO2 óìåíüøàåòñÿ íàñòîëüêî, ÷òî ïðîâîäèìîñòü ïðèîáðå- òàåò ïîëóïðîâîäíèêîâûé õàðàêòåð. Äî õ∼ 0 6, ýòî ôàêòè÷åñêè ïðûæêîâàÿ ïðîâîäèìîñòü ñ ïåðåìåííîé äëèíîé ïðûæêà [7]. Ïðè õ � 0 7, òåìïåðàòóðíàÿ çàâè- ñèìîñòü ïðîâîäèìîñòè, ñòðîãî ãîâîðÿ, íå îòâå÷àåò íè ÷èñòî ïðûæêîâîìó, íè ÷èñòî àêòèâàöèîííîìó òèïó ïðîâîäèìîñòè [7,13,30]. Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëÿåò îáú- ÿñíèòü è ïîëóïðîâîäíèêîâûé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè �õy Ò( ), íàáëþäàåìûé óæå ïðè îòíîñèòåëüíî ìàëûõ x. Î÷åâèäíî, ÷òî äûðêà áóäåò ëîêàëèçîâàíà â òîì ñëó÷àå, åñëè åå êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ Å ìåíüøå ýíåð- ãèè àêòèâàöèè U. Ïîñêîëüêó äî x � 0 4, çàâèñèìîñòü �õõ Ò( ) ñîõðàíÿåò ìåòàëëè÷åñêîå ïîâåäåíèå, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî äëÿ áîëüøåé ÷àñòè äûðîê, äâèæóùèõñÿ âäîëü ïëåíêè, E Uxx � . Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê ìû âûÿñíèëè, ïîïåðå÷íàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà Ixy âåñüìà ìàëà è, ñîîòâåòñòâåííî, ýíåðãèÿ äûðîê, äâèæóùèõñÿ âäîëü îñè ó E Uxy, � . Â ðåçóëüòàòå çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü òàêèõ äûðîê áóäåò ëîêàëèçîâàíà. Â ýòîì ñëó÷àå âäîëü îñè y ðåàëèçóåòñÿ ïðûæêîâàÿ ïðîâîäèìîñòü, êîòîðàÿ, ñêîðåå âñåãî, è ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé ïîëóïðî- âîäíèêîâîé çàâèñèìîñòè �õy Ò( ), íàáëþäàåìîé â ýêñ- ïåðèìåíòå (ðèñ. 1). Êàê áóäåò ïîêàçàíî íèæå, òàêîé, äîñòàòî÷íî íåîáû÷íûé õàðàêòåð ïîïåðå÷íîé ïðîâî- äèìîñòè íàõîäèò îòðàæåíèå è â èçìåðåíèÿõ ýôôåêòà Õîëëà. Òî, ÷òî ïîëóïðîâîäíèêîâûé õàðàêòåð çàâè- ñèìîñòè �õy Ò( ) îäíîçíà÷íî îáóñëîâëåí âëèÿíèåì Pr, ïîäòâåðæäàåòñÿ òåì, ÷òî â ïëåíêàõ YBCO ñ 80 Ê � �Òñ 90 Ê çàâèñèìîñòü �õy Ò( ) èìååò ìåòàëëè- ÷åñêèé õàðàêòåð [1,19], êîòîðûé ñîõðàíÿåòñÿ è ïðè çíà÷èòåëüíîì óìåíüøåíèè òðàíñïîðòíîãî òîêà. Äðóãàÿ èíòåðåñíàÿ îñîáåííîñòü ðåçèñòèâíîãî ïî- âåäåíèÿ ñèñòåì YPrBCO — ýòî âåñüìà ïðîòÿæåííàÿ îáëàñòü òåìïåðàòóð, â êîòîðîé íàáëþäàåòñÿ ëèíåé- íàÿ çàâèñèìîñòü �õõ T( ) (ðèñ. 1). Àíàëîãè÷íûé ðå- çóëüòàò ïîëó÷àåòñÿ è äëÿ ìîíîêðèñòàëëîâ YPrBCO ñ 01 015, ,� �õ [13,30]. Ñîãëàñíî [30], ýòî óêàçûâàåò íà îïòèìàëüíóþ êîíöåíòðàöèþ êèñëîðîäà â îáðàçöå ( , )7 6 9 �ó . Ñòðîãî ãîâîðÿ, ïðèðîäà ëèíåéíîé çà- âèñèìîñòè �õõ T( ) â ÂÒÑÏ, êîòîðàÿ äîëãîå âðåìÿ ñ÷èòàëàñü íàèáîëåå õàðàêòåðíîé ÷åðòîé ïîâåäåíèÿ êóïðàòîâ [1,4,15], ïî-ïðåæíåìó äî êîíöà íå âûÿñíå- 36 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ íà. Â êëàññè÷åñêèõ íåïåðåõîäíûõ ìåòàëëàõ ðàññåÿ- íèå íîñèòåëåé çàðÿäà, à ñëåäîâàòåëüíî, è ôîðìà çàâèñèìîñòè �õõ T( ) îïðåäåëÿþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ÝÔÂ [15,31]. Îäíàêî ìû ðàçäåëÿåì òî÷êó çðåíèÿ, ñîãëàñíî êî- òîðîé îäíî ëèøü ÝÔÂ íå ìîæåò îáåñïå÷èòü àíè- çîòðîïíîå d-ñïàðèâàíèå è âûñîêèå çíà÷åíèÿ Òñ, íàáëþäàåìûå â êóïðàòàõ [4,15]. Íåîáõîäèìî ñóùå- ñòâîâàíèå êàêèõ-ëèáî äîïîëíèòåëüíûõ ìåõàíèçìîâ. Òàêèìè ìåõàíèçìàìè ìîãóò áûòü ëèáî âçàèìî- äåéñòâèÿ ýëåêòðîíîâ ñ êîëëåêòèâíûìè âîçáóæäå- íèÿìè (ñïèíîâûìè èëè çàðÿäîâûìè ôëóêòóàöèÿìè) [15,32], ëèáî óñèëåííûå ýëåêòðîííûå êîððåëÿöèè [33,34] â ÂÒÑÏ. Ïîñëåäíèé ìåõàíèçì ìîæåò ïðåîá- ëàäàòü â ñîåäèíåíèÿõ YPrBCO [12,16]. Íà ðèñ. 1 âèäíî, ÷òî, íåñìîòðÿ íà íèçêîå Òñ, ëèíåéíàÿ îá- ëàñòü äëÿ L100 ïîðÿäêà 100 Ê. Ýòî íåñêîëüêî ìåíü- øå, ÷åì ó ÎÄ ïëåíêè F1, íî â ∼2,5 ðàçà áîëüøå, ÷åì ó îáðàçöà F4 [1]. Ïðîèñõîäèò ýòî ïðåæäå âñåãî â ðåçóëüòàòå óìåíüøåíèÿ òåìïåðàòóðû Ò. Êàê âèäíî èç òàáë. 1, äëÿ L100 òåìïåðàòóðà Ò ( ) �170 2 Ê, ÷òî ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì ó ïëåíîê YBCO. Òàê æå, êàê è â ñèñòåìàõ YBCO, ñ ðîñòîì x è óìåíüøå- íèåì Òñ òåìïåðàòóðà Ò* â YPrBCO âîçðàñòàåò, íî âñå âðåìÿ îñòàåòñÿ çàìåòíî ìåíüøå, ÷åì â YBCO [13,30]. Ìû àññîöèèðóåì Ò* ñ òåìïåðàòóðîé, ïðè êîòîðîé ÷àñòü íîñèòåëåé çàðÿäà â ÂÒÑÏ ñâÿçûâàåò- ñÿ â ïàðû, îáðàçóÿ ìàëîðàçìåðíûå ñèëüíîñâÿçàí- íûå áîçîíû [2,22]. Îêàçàëîñü [12], ÷òî â YPrBCO Pr â ñîñòîÿíèè PrIV íå òîëüêî ëîêàëèçóåò íîñèòåëè, íî è ýôôåêòèâíî ðàçðóøàåò ïàðû, ÷òî ìîæåò ñëó- æèòü îäíîé èç ïðè÷èí óìåíüøåíèÿ T. ×òîáû ñäåëàòü ñîîòâåòñòâóþùèå îöåíêè, âîñïîëü- çóåìñÿ ðåçóëüòàòàìè èçìåðåíèé ýôôåêòà Õîëëà. Êàê ñëåäóåò èç óðàâíåíèÿ (2), êîýôôèöèåíò Õîëëà R T R T d /BH xy H z( ) ( ) 0 . (3) Âñå äàëüíåéøèå îöåíêè ñäåëàíû ïðè Ò 100 Ê, êàê ýòî ïðèíÿòî â ëèòåðàòóðå. Êàê âèäíî íà ðèñ. 3, Rxy H ( )100Ê � 7,3 ìÎì ïðè Bz 0 6, Òë è d0 1100 Å è â ñîîòâåòñòâèå ñ óðàâíåíèåì (2) RH ( )100Ê �1 3 10 9, � � ì3/Êë. Òàêîå æå çíà÷åíèå RH (100Ê) ïîëó÷àåòñÿ è äëÿ Bz 0 96, Òë. Ñîãëàñíî òåîðèè [35], ïëîòíîñòü íîñèòåëåé çàðÿäà nf r / eRH[ ( )]1 , ãäå e — çàðÿä ýëåêòðîíà, à êîýôôè- öèåíò ðàññåÿíèÿ r / � �� 2 2 (� — ñðåäíåå âðåìÿ ìå- æäó ñîóäàðåíèÿìè íîñèòåëåé çàðÿäà) è ôàêòè÷åñêè îïðåäåëÿåò ìåõàíèçì ðàññåÿíèÿ â íîðìàëüíîì ñî- ñòîÿíèè. Â ïîëóïðîâîäíèêàõ r 1,18 äëÿ ÷èñòî ôî- íîííîãî ðàññåÿíèÿ è r 1,93 â ñëó÷àå íàëè÷èÿ â îá- ðàçöå èîíèçèðîâàííûõ ïðèìåñåé [35]. Â ïëåíêàõ YBCO âñåãäà r � 1 (òàáë. 2). Íà÷èíàÿ ðàñ÷åòû äëÿ YPrBCO, áóäåì ñ÷èòàòü r 1. Òîãäà äëÿ îáðàçöà L100 íàõîäèì: nf 4,8 10 21ñì–3 è ïëîòíîñòü íîñèòåëåé, íîðìèðîâàííàÿ íà îáúåì ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêè V0 22 3174 10� � � �, cì , n0 �n Vf 0 0 83, . Ýòî ÿâíî çàâûøåííîå çíà÷åíèå. Äàæå äëÿ ÎÄ ïëåíîê YBCO c Tc � 90 Ê n0 � 0,5 [7,32]. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî, ïîìèìî RH , ðåàëüíî èç- ìåðÿåìûì â ýêñïåðèìåíòå ïàðàìåòðîì ÿâëÿåòñÿ Tc, êîòîðàÿ â YPrBCO îäíîçíà÷íî ñâÿçàíà ñ ïëîòíîñòüþ íîñèòåëåé [4–6,12]. Ñðàâíèâàÿ íàøè äàííûå ñ ðå- çóëüòàìè ðàáîò [7,13,30], íàõîäèì, ÷òî äëÿ ïëåíîê YPrBCO c Tc � 78 Ê è êèñëîðîäíûì èíäåêñîì 7 6 9 y ∼ , , õ � 014, è, ñîîòâåòñòâåííî, n0 0 39� , . Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â íàøåì ñëó÷àå, ñ íåîáõîäèìîñòüþ, r( ) ,Pr � 0 47, ÷òî è äàåò n0 0 39 . . Ñîîòâåòñòâåííî, nf 2,25 1021 ñì–3. Òàêèì îáðàçîì, r(Pr) íå òîëüêî ìåíüøå, ÷åì r â ïëåíêàõ YBCO, íî è çàìåòíî ìåíüøå åäèíèöû, ÷òî, íà íàø âçãëÿä, îòðàæàåò ñïåöèôèêó ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà â YPrBCO. Ýòîò ôàêò ìû îáñóäèì íèæå. Òàáëèöà 2. Ýëåêòðîííûå ïàðàìåòðû îáðàçöîâ Îáðà -çåö RH( ),100Ê 10–9ì3/Êë n f (100Ê), 1021 cì–3 n0 (100Ê) r (100Ê) l (100Ê), � � H (100Ê) ñì2 � �(Â�ñ)–1 F1 2,45 2,7 0,47 1,06 48,6 16,55 F4 4,04 2,3 0,4 1,49 44,8 16,56 L100 1,30 2,25 0,39 0,47 18,6 6,92 Ïðîäîëæàÿ ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ ïî ìåòîäèêå, ïðåäëî- æåííîé â [1], è èñïîëüçóÿ íîðìèðîâàííîå çíà÷åíèå � �xx xx DC �( )100 3Ê 188,3 ìêÎì�ñì, äëÿ ïîäâèæ- íîñòè õîëëîâñêèõ íîñèòåëåé ïîëó÷èì �H �r/ n ef( )� 6,92 ñì2/(Â ñ), ÷òî â ∼ 2,4 ðàçà ìåíüøå, ÷åì â YBCO (òàáë. 2). ÇäåñüC D3 � 0,83 — ñêåéëèíãî- âûé ìíîæèòåëü, îïðåäåëÿåìûé èç èçìåðåíèé ôëóêòóà- öèîííîé ïðîâîäèìîñòè (ÔÏ) [3]. Ïî ôîðìóëå l /e n s / ( )( )�� 2 1 2, ãäå n n ds f 2,64 1014 ñì–2, íàõîäèì, ÷òî äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà l vF �� 18 6, Å, ãäå vF — ñêîðîñòü Ôåðìè, ÷òî òàêæå çàìåòíî ìåíüøå, ÷åì â YBCO (òàáë. 2). Èç èçìåðåíèé ÔÏ â ïëåíêå YPrBCO (îáðàçåö L100) äëÿ äëèíû êîãåðåíòíî- ñòè âäîëü îñè c áûëî ïîëó÷åíî çíà÷åíèå � ñ( )0 � 3,35 �, ÷òî â 1,8 ðàçà áîëüøå, ÷åì â ïëåíêå YBCO ñ òàêîé æå Òñ [3]. Ïîëàãàÿ, ÷òî òàê æå ñîîòíîñÿòñÿ è çíà÷åíèÿ � ab( )0 â îáîèõ ÂÒÑÏ ñèñòåìàõ, ïîëó÷èì � ab( )( )0 Pr � � 25 7, Å. Ñîîòâåòñòâåííî, ïàðàìåòð� � �[ , ( )]1203 l/ ab � 0 912, [3]. Èç èçìåðåíèé ÔÏ [3] ïðîèçâåäåíèå � ��( )100Ê � 3,65 10–13 c. Ñëåäîâàòåëüíî, âðåìÿ ôàçî- âîé ðåëàêñàöèè ôëóêòóàöèîííûõ êóïåðîâñêèõ ïàð ��( )100Ê � 4 10–13 c, ÷òî íåñêîëüêî âûøå, íî òîãî æå Ýëåêòðîòðàíñïîðò è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y Pr Ba Cu O1 2 3 7� �õ õ y Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 37 ïîðÿäêà, ÷òî è ��( )100Ê � 3,35 10–13 c, ïîëó÷åííîå äëÿ ïëåíîê YBCO [1]. Êàê ïîêàçàíî â [1], äëèíà êîãåðåíòíîñòè � è ïàðà- ìåòð ïîðÿäêà �( )0 â ñèñòåìàõ YBCO, òàê æå êàê è â êëàññè÷åñêèõ ñâåðõïðîâîäíèêàõ, ñâÿçàíû óðàâíåíèåì � �( ) [ ( )]0 0∼ �v /F � . (4) Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî â ÂÒÑÏ 2 0�( )/k TB c � � 5 [1], è ïîëàãàÿ � �0 ab, èç óðàâíåíèÿ (4) ïîëó÷èì vF � 1,96 107 ñì/ñ. Òàêèì îáðàçîì, ñ ðîñòîì êîíöåíò- ðàöèè Pr vF âîçðàñòàåò. Çíàÿ vF , ìîæíî îïðåäåëèòü âåëè÷èíó òðàíñïîðòíîãî âðåìåíè íîñèòåëåé çàðÿäà �( ) ,100 0 95 10 14Ê � � �l/vF ñ. Óìåíüøåíèå �, ïî ñðàâíåíèþ ñ YBCO, íàáëþäàëîñü íàìè è íà ñâåðõ- ðåøåòêàõ YBCO–PrBCO [1]. Òàêèì îáðàçîì, â YPrBCO � �� ( ) ( )100 100Ê Ê�� , ÷òî ãîâîðèò î òîì, ÷òî â öåëîì ïîâåäåíèå YPrBCO äàëåêî îò òîãî, ÷òî äîëæíî íàáëþäàòüñÿ â ôåðìèæèäêîñòíûõ ñèñòåìàõ, ãäå ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî � �� ( ) ( )100 100Ê Ê∼ [4,5,11,15]. Ïîäñòàâëÿÿ ýòî çíà÷åíèå �( )100Ê â óðàâ- íåíèå [36] �� 1 2 k ÒÂ , (5) íàéäåì, ÷òî êîíñòàíòà ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìî- äåéñòâèÿ � � 1,26, ÷òî çàìåòíî áîëüøå, ÷åì â YBCO (äëÿ ÎÄ Y-123 ñèñòåì (� ∼ 0,3) [1,4]). Ñîîòâåòñò- âåííî, äëÿ ýôôåêòèâíîé ìàññû íîñèòåëåé ïîëó÷àåì m /m lne/ v mF ( )0 0 �� 1,02, ãäå m0 — ìàññà ýëåê- òðîíà. Òàáëèöà 3. Ýëåêòðîííûå ïàðàìåòðû îáðàçöîâ Îáðà- çåö vF , 107ñì/ñ m /meff 0 �( ),100Ê 10–13 c c( )0 , � � �100Ê ��( ),100Ê 10–13 c F1 1,17 4,68 0,42 1,65 4,5 3,35 F4 1,15 6,1 0,38 1,78 3,85 3,36 L100 1,96 1,02 0,096 3,35 0,91 4,0 Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ïîêàçûâàåò, ÷òî ïàðàìåòðû îáðàçöà L100 çàìåòíî îòëè÷àþòñÿ îò ïîëó÷åííûõ äëÿ ïëåíîê YBCO (òàáë. 1–3). Òàê, íå- ñìîòðÿ íà íèçêîå Òñ 78 Ê, �õõ(100Ê) â ∼1,7 ðàçà ìåíüøå, ÷åì ó îáðàçöà F4, à d /dT� � 1,38 äàæå ìåíüøå, ÷åì ó ÎÄ YBCO ïëåíêè F1 (òàáë. 1). Êàê îòìå÷àëîñü âûøå, òåìïåðàòóðà Òâ YPrBCO ñóùå- ñòâåííî ìåíüøå, ÷åì â YBCO. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâè- ñèìîñòü ÏÙ òàêæå çàìåòíî îòëè÷àåòñÿ îò çàâèñè- ìîñòè �( )Ò , ïîëó÷åííîé äëÿ ïëåíîê YBCO [3]. À èçìåðåííàÿ äëÿ YPrBCO òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñè- ìîñòü ÔÏ [3] îêàçàëàñü òàêîé æå, êàê ó ïëåíîê YBCO ñ èñêóññòâåííî âíåäðåííûìè äåôåêòàìè [37]. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â îáëàñòè 2D-ôëóêòóàöèé âêëàä Ìàêè–Òîìïñîíà ïîëíîñòüþ ïîäàâëåí, à ÔÏ îïðåäåëÿåòñÿ âêëàäîì Ëîóðåíöà–Äîíèàõà [3]. Â ðàìêàõ ðàçâèâàåìîãî íàìè ïîäõîäà ê àíàëèçó ÔÏ â ÂÒÑÏ [1] ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î íàëè÷èè äåôåêòîâ â ïëîñêîñòÿõ CuO2, êîòîðûå ìîãóò âîçíèêàòü â ðå- çóëüòàòå âíåäðåíèÿ Pr è ïåðåõîäà ÷àñòè äûðîê èç ïëîñêîñòåé â ÔÐ çîíó. ßñíî, ÷òî âíåäðåíèå Pr, ñîïðîâîæäàåìîå óñèëå- íèåì ýôôåêòîâ ëîêàëèçàöèè [12,16,30], äîëæíî îêàçûâàòü âîçäåéñòâèå è íà ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íîðìàëüíûõ íîñèòåëåé, è íà ýôôåêò Õîëëà. Êàê ïîêàçàíî â [38], õàðàêòåðíàÿ äëÿ ÂÒÑÏ ñïåöèôè÷å- ñêàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü RH ìîæåò âîç- íèêàòü âñëåäñòâèå àñèììåòðè÷íîãî ìàãíèòíîãî ðàñ- ñåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà íà ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòàõ (òàê íàçûâàåìîå «skew scattering»), êîòî- ðîå âîçíèêàåò êàê äîáàâêà ê ñèëå Ëîðåíöà, êîòîðàÿ âûçûâàåò îáû÷íûé ýôôåêò Õîëëà. Ñóùåñòâîâàíèå ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ â ÂÒÑÏ îòìå÷àåòñÿ â áîëüøèíñòâå ðàáîò, ïîñâÿùåííûõ äàííîìó âîïðî- ñó [4,15], òàê ÷òî âîçìîæíîñòü «skew scattering» â ñèñòåìàõ Y-123 ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåñüìà âåðîÿòíîé [32]. Ìû ñ÷èòàåì, ÷òî âñëåäñòâèå íàëè÷èÿ ýôôåê- òîâ ëîêàëèçàöèè ìåõàíèçìû ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà è âîçíèêíîâåíèÿ ýôôåêòà Õîëëà â ñèñòåìàõ YPrBCO åùå áîëåå ñëîæíûå. Îá ýòîì ãîâîðÿò àíî- ìàëüíî ìàëûå, ïî ñðàâíåíèþ ñ YBCO, çíà÷åíèÿ RH ( )100Ê � 1,30 10 –9 ì3/Êë, r( )Pr � 0,47 è ïîä- âèæíîñòè íîñèòåëåé çàðÿäà �H , êîòîðàÿ â ∼2,4 ðàçà ìåíüøå, ÷åì â YBCO (îáðàçåö F4, òàáë. 2). Òàê æå ñèëüíî óìåíüøàþòñÿ l è � (òàáë. 3). Ñîîòâåòñòâåííî, õàðàêòåðèçóþùåå èíòåíñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ îáðàò- íîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè 1/� ïî÷òè â 4 ðàçà áîëüøå, ÷åì â YBCO. Ðàñ÷åòû, âûïîëíåííûå â ðàìêàõ ÔÐ ìîäåëè [16], ïîêàçàëè, ÷òî êâàäðàò ïëàçìåííîé ÷àñòîòû �p 2 , êîòî- ðûé, ñîáñòâåííî, è îïðåäåëÿåò ïîäâèæíîñòü íîñèòå- ëåé çàðÿäà, â PrBCO ïî÷òè â 5 ðàç ìåíüøå, ÷åì â YBCO, à èíòåíñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ1/� ñîîòâåòñòâåííî ïî÷òè â 7 ðàç âûøå. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå íàìè äëÿ YPrBCO ñ x � 0,14 çíà÷åíèÿ �H è 1/� íàõîäÿòñÿ â õîðîøåì ñîãëàñèè ñ âûâîäàìè òåîðèè. Áîëüøîå çíà- ÷åíèå 1/� — ïðèçíàê ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñèñ- òåìå äâèæóùèõñÿ çàðÿäîâ [4,15], î ÷åì ñâèäåòåëüñò- âóåò è áîëüøàÿ âåëè÷èíà êîíñòàíòû âçàèìîäåéñòâèÿ � ∼ 1,26. Îäíàêî âðÿä ëè ýòî âçàèìîäåéñòâèå ìîæíî ïîëíîñòüþ ïðèïèñàòü ÝÔÂ. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ìîæíî ñ÷èòàòü âïîëíå óñòàíîâëåííûì òîò ôàêò, ÷òî ÝÔÂ â ÂÒÑÏ âåñüìà ñèëüíîå [15]. Òåì íå ìåíåå ìû ïîëàãàåì, ÷òî â ÂÒÑÏ ïîìèìî ýëåêòðîí-ôîíîííîãî èìåþò ìåñòî è äðóãèå ïðîöåññû âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòî- ðûå â ñóììå è îïðåäåëÿþò áîëüøóþ âåëè÷èíó �. Â ñëó÷àå ñèñòåì YPrBCO òàêèìè ïðîöåññàìè, ñêîðåå 38 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ âñåãî, ÿâëÿþòñÿ ïðîöåññû ëîêàëèçàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà, îïðåäåëÿåìûå ÔÐ ìîäåëüþ [12,16]. Â ðåçó- ëüòàòå � ïî÷òè â 4 ðàçà áîëüøå, ÷åì â YBCO. Ýôôåê- òû ëîêàëèçàöèè äîëæíû âëèÿòü è íà ïðîöåññû äâèæå- íèÿ âèõðåé â YPrBCO. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî èìåííî ýòî îáñòîÿòåëüñòâî è ïðèâîäèò ê îñöèëëÿöèÿì Rxy H ( )100Ê , íàáëþäàåìûì ïðè T � 77 Ê (ðèñ. 3). Ýòî îáëàñòü òåìïåðàòóð, ãäå R Txy H ( ) ñòàíîâèòñÿ îò- ðèöàòåëüíûì, äåìîíñòðèðóÿ SR-ýôôåêò, êîòîðûé êàê ðàç è âîçíèêàåò â ðåçóëüòàòå ñïåöèôè÷åñêîãî äâèæå- íèÿ âèõðåé â êóïðàòàõ [14]. Çàêëþ÷åíèå Â ðàáîòå èññëåäîâàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñè- ìîñòè ïðîäîëüíîãî �õõ Ò( ) è ïîïåðå÷íîãî �õy Ò( ) óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, à òàêæå ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêå Y1–xPrxBa2Cu3O7–y ñ x � 0,1 è êèñëîðîäíûì èíäåêñîì 7 �y 6,9. Â ïëåíêàõ YPrBCO ñ òàêèìè ïàðàìåòðàìè çàâèñèìîñòü �õõ Ò( ) âñå åùå îñòàåòñÿ ëèíåéíîé è íàáëþäàåòñÿ èçìåíåíèå çíàêà õîëëîâ- ñêîãî íàïðÿæåíèÿ âáëèçè Òñ. Â òî æå âðåìÿ Òñ è ïëîòíîñòü íîñèòåëåé çàðÿäà nf óæå ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì â ÎÄ ïëåíêàõ YBCO. Ïîêàçàíî, ÷òî óìåíüøåíèå Òñ è nf íàõîäèò îáúÿñíåíèå â ðàìêàõ ÔÐ ìîäåëè [12,16], ñîãëàñíî êîòîðîé ïðè óâåëè÷å- íèè êîíöåíòðàöèè Pr ÷àñòü äûðîê ïðîâîäèìîñòè ïå- ðåõîäèò èç ïëîñêîñòåé CuO2 â ÔÐ çîíó, ãäå è ëîêà- ëèçóåòñÿ. Âñëåäñòâèå íàëè÷èÿ ýôôåêòîâ ëîêàëèçàöèè ìåõà- íèçìû ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çàðÿäà è âîçíèêíîâåíèÿ ýôôåêòà Õîëëà â ñèñòåìàõ YPrBCO îêàçûâàþòñÿ âåñüìà ñëîæíûìè. Íà ýòî óêàçûâàåò îáíàðóæåííàÿ íàìè ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ çàâèñèìîñòü �õy Ò( ). Îá ýòîì æå ãîâîðÿò è àíîìàëüíî ìàëûå, ïî ñðàâíåíèþ ñ YBCO, çíà÷åíèÿ RH ( )100Ê � 1,30 10–9 ì3/Êë, r( )Pr � 0,47 è ïîäâèæíîñòè íîñèòåëåé çàðÿäà �H , êî- òîðàÿ â ∼2,4 ðàçà ìåíüøå, ÷åì â YBCO (îáðàçåö F4) (òàáë. 2). Òàê æå ñèëüíî óìåíüøàþòñÿ l è � (òàáë. 3). Ñîîòâåòñòâåííî, îáðàòíîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè 1/� âåñüìà âåëèêî, è, êàê ñëåäñòâèå, êîíñòàíòà âçàèìî- äåéñòâèÿ � � 1,26, ÷òî ïî÷òè â 4 ðàçà áîëüøå, ÷åì â YBCO. Ðàññ÷èòàííûå íàìè çíà÷åíèÿ �H è1/� ñîãëà- ñóþòñÿ ñ âûâîäàìè ÔÐ ìîäåëè [16], ñîãëàñíî êîòî- ðîé èìåííî áîëüøàÿ èíòåíñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ â ñî÷å- òàíèè ñ îòíîñèòåëüíî ìàëîé �p 2 ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé ëîêàëèçàöèè ýëåêòðîíîâ â PrBCO. Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ïîêàçûâàåò, ÷òî YPrBCO, òàê æå êàê è âñå ÂÒÑÏ, ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìîé ñ ñèëü- íûì âçàèìîäåéñòâèåì. Â òàêèõ ñèñòåìàõ ïàðíûå ñî- ñòîÿíèÿ â âèäå ìàëîðàçìåðíûõ ñèëüíîñâÿçàííûõ áîçîíîâ âîçíèêàþò ïðè Ò Tc* �� [5,22]. Êàê è äîëæ- íî áûòü â ñèñòåìàõ ñ ñèëüíîé ñâÿçüþ [39], â YPrBCO ýòè òåìïåðàòóðû ñèëüíî ðàçíåñåíû. Îäíà- êî T* â YPrBCO ïî÷òè íà 50 Ê íèæå, ÷åì â ïëåíêå YBCO ñ áëèçêèì çíà÷åíèåì Tc (òàáë. 1). Îêàçàëîñü [12], ÷òî â YPrBCO Pr â ñîñòîÿíèè PrIV íå òîëüêî ëîêàëèçóåò íîñèòåëè, íî è îáëàäàåò ñèëüíûì ðàñïà- ðèâàþùèì âîçäåéñòâèåì, ÷òî, íà íàø âçãëÿä, ìîæåò ñëóæèòü îäíîé èç ïðè÷èí ñíèæåíèÿ T* â YPrBCO. Â çàêëþ÷åíèå àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü ïðîôåññîðó Õ.-Ó. Õàáåðìàéåðó, äèïëîìèðîâàííîìó èíæåíåðó Á. Ëàéáîëüäó è ðóêîâîäñòâó Èíñòèòóòà Ìàêñà-Ïëàíêà, Øòóòãàðò, çà ïðåäîñòàâëåííóþ âîç- ìîæíîñòü è âñÿ÷åñêîå ñîäåéñòâèå â ïðîâåäåíèè èç- ìåðåíèé, à òàêæå À.È. Àêèìåíêî è Á.È. Áåëåâöåâó çà öåííûå çàìå÷àíèÿ â ïðîöåññå îáñóæäåíèÿ ðåçóëü- òàòîâ ðàáîòû. 1. A.Ë Ñîëîâüåâ, Õ.-Ó. Õàáåðìàéåð, Ò. Õààãå, ÔÍÒ 28, 24 (2002), A.Ë. Ñîëîâüåâ, Õ.-Ó. Õàáåðìàéåð, Ò. Õààãå, ÔÍÒ 28, 144 (2002). 2. À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ, ÔHÒ 32, 139 (2006). 3. À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ, ÔHÒ 32, 753 (2006). 4. Y. Iye, in Physical Properties of High-Temperature Superconductors III, D.M. Ginsberg (ed.), World Scientific, Singapore (1992), p. 285. 5. Â.Ì. Ëîêòåâ, ÓÔÆ 1, 10 (2004). 6. T. Timusk and B. Statt, Rep. Prog. Phys. 62, 61 (1999). 7. A. Matsuda, K. Kinoshita, T. Ishii, H. Shibata, T. Watanabe, and T. Yamada, Phys. Rev. B38, 2910 (1988). 8. Y.X. Jia, J.Z. Liu, M.D. Lan, and R.N. Shelton, Phys. Rev. B47, 6043 (1993). 9. J.-M. Triscone, Q. Fischer, O. Brunner, L. Anto- gnazza, A.D. Kent, and M.G. Karkut, Phys. Rev. Lett. 64, 804 (1990). 10. A.K. Pradhan, S.J. Hazell, J.W. Hodby, C. Chen, A.J.S. Chowdhury, and B.M. Wanklyn, Solid State Commun. 88, 723 (1993). 11. A.L. Solovjov, V.M. Dmitriev, H.-U. Habermeier, and I.E. Trofimov, Phys. Rev. B55, 8551 (1997) and references therein. 12. R. Fehrenbacher and T.M. Rice, Phys. Rev. Lett. 70, 3471 (1993). 13. C.N. Jiang, A.R. Baldwin, G.A. Levin, T. Stein, C.C. Almasan, D.A. Gajewski, S.H. Han, and M.B. Maple, Phys. Rev. B55, R3390 (1997). 14. S.J. Hagen, A.W. Smith, M. Rajeswari, J.L. Peng, Z.J.Li, R.L. Greene, S.N. Mao, X.X. Xi, S. Bhat- tacharya, Qi Li, and C.J. Lobb, Phys. Rev. B47, 1064 (1993). 15. Å.Ã. Ìàêñèìîâ, ÓÔÍ 170, 1033 (2000) è ññûëêè â íåé. 16. À.I. Liechtenstein and I.I. Mazin, Phys. Rev. Lett. 74, 1000 (1995). 17. Y. Yu, G. Cao, and Z. Jiao, Phys. Rev. B59, 3845 (1999). 18. H.-U. Habermeier, Appl. Surf. Scie. 69, 204 (1993). 19. A.L. Solovjov, Fiz. Nizk. Temp. 24, 215 (1998). Ýëåêòðîòðàíñïîðò è ýôôåêò Õîëëà â ïëåíêàõ Y Pr Ba Cu O1 2 3 7� �õ õ y Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 39 20. V. Barzykin and D. Pines, Phys. Rev. B52, 13585 (1995); B.P. Stojkovic and D. Pines, Phys. Rev. B55, 8576 (1997). 21. G. Doornbos, R.J. Wijngaarden and R. Griessen, Phy- sica C235–240, 1371 (1994). 22. Â.Ì. Ëîêòåâ, ÔÍÒ 22, 490 (1996), Â.Ì. Ëîêòåâ, Â.Ì. Òóðêîâñêèé, ÔÍÒ 30, 247 (2004). 23. J. Mosqueira, A. Pomar, A. Diaz, J.A. Veira, Felix Vidal, Physica C225, 34 (1994). 24. M.A. Crusellas, J. Fontcuberta, and S. Pinol, Phys. Rev. B46, 14089 (1992). 25. J. Maza and F. Vidal, Phys. Rev. B43, 10560 (1991). 26. T. Ito, K. Takenaka, and S. Uchida, Phys. Rev. Lett. 70, 3995 (1993). 27. A. Carrington, D.J.C. Walker, A.P. Mackenzie, and J.R. Cooper, Phys. Rev. B48, 13051 (1993). 28. Â.Â. Åðåìåíêî, Â.Í. Ñàìîâàðîâ, Â.Í. Ñâèùåâ, Â.Ë. Âàêóëà, Ì.Þ. Ëèáèí, Ñ.À. Óþòíîâ, ÔÍÒ 26, 739 (2000). 29. B. Okai, M. Kosuge, N. Nozaki, K. Takahashi, and M. Ohta, Jpn. J. Appl. Phys. 27, L41 (1988). 30. T. Katuwal, V. Sandu, C.C. Almasan, B.J. Taylor, and M.B. Maple, Phys. Rev. B47, 174501 (2005). 31. L.P. Gorkov and N.B. Kopnin, Usp. Phys. Nauk 156, 117 (1988). 32. B. Wuyts, V.V. Moshchalkov, and Y. Bruynseraede, Phys. Rev. B53, 9418 (1996) and references therein. 33. C.P. Slichter, in: Strongly Correlated Electronic Sys- tems, K.S. Bedell (ed.), World Scientific, Singapore (1994). 34. G.M. Eliashberg, J. Supercond. 7, 525 (1994). 35. S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, Wiley- Interscience, New York (1969), p. 45. 36. P.B. Allen, T.B. Beaulac, F.S. Khan, W.H. Butler, F.J. Pinski, and J.H. Swihart, Phys. Rev. B34, 4331 (1986). 37. A.L. Solovjov, Low Temp. Phys. 28, 812 (2002). 38. A.T. Fiory and G.S. Grader, Phys. Rev. B38, 9198 (1988). 39. A.V. Chubukov and J. Schmalian, Phys. Rev. B72, 174520 (2005). Electrotransport and Hall effect in Y1–x PrxBa2Cu3O7–y films A.L. Solovjov and V.M. Dmitriev Longitudinal �õõ Ò( ) and transverse �õy T( ) resistivities as well as Hall effect were studied for Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó films with õ � 01. . De- spite a low Òñ value (� 78 K) the �õõ Ò( ) depend- ence is linear in a wide temperature interval. At the same time �õó Ò( ) is found to demonstrate a pronounced semiconducting behavior in the same temperature interval. The measured value of the Hall coefficient RH � 1,3 is about 3 times less than in the YBa2Cu3O7–ó film with the same Òñ. In contrast, the coupling constant � � 1,26 is about 3.5 times larger. It is shown that most of the peculiarities observed can be explained in terms of charge carriers localization in Y1–õPrxBa2Cu3O7–ó systems. Keywords: superconductivity, Hall effect, pseu- dodap, HTSC. 40 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 1 À.Ë. Ñîëîâüåâ, Â.Ì. Äìèòðèåâ

Электротранспорт и эффект Холла в пленках Y₁₋xPrxBa₂Cu₃O₇₋y

Репозитарії

Схожі ресурси