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研究生: 宋艷芳
Song Yen- Fang
論文名稱: 一些與YBa2Cu3O7-d有關的高溫超導體的X光近緣吸收光譜(XANES)的研究
The Study of X-ray Absorption Neaar Edge Structure(XANES) of Some High-Tc Superconductors Relevant to YBa2Cu3O7-d
指導教授: 張秋男
Chang, Chu-Nan
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
畢業學年度: 86
語文別: 中文
中文關鍵詞: 超導體
論文種類: 學術論文
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  • 我們於同步輻射中心測量Y(Ba1-xSrx)2Cu3O7-d,x=0-0.5、Y1-xPrxBa2Cu3O7-d,x=0-1.0以及La1.5-xCaxBa1.5Cu3Oy(LC-336,x=0-0.5)、La1.5CaxBa1.5-xCu3Oy(CB-336,x=0-0.5)的O 1s及Cu 2p3/2的X光近緣吸收光譜,結果顯示這三個系列的樣品的O 1s X光近緣吸收光譜有一共同現象,即528.6 eV及529.7 eV的能峰分別隨Tc的減小而減小、增大。這表示這一類的高溫超導體CuO2面的電子結構支配Tc的高低。另外這三個系列的樣品在538.2 eV,543.5 eV,546.6 eV的能峰的形狀及位置都一致,我們 確定它們具有氧的p特性空能態,來自於氧、銅的共價混合。 Sr2+取代Ba2+離子之後,Y(Ba1-xSrx)2Cu3O7-d各個樣品氧的總電洞數並沒有改變。而從O 1s躍遷到導電帶(即upper Hubbard band)與躍遷到價電帶的光譜強度積分比例在Sr2+濃度x<=0.3時幾乎相同,但x>=0.4則明顯增大,這表示在價電帶的電洞態(Zhang-Ricesinglet state,ZR能態)的數目減少。造成這個現象有一部份是因為Sr2+的離子場效應(effect of ionic field)較Ba2+小,使得CuO2面的Cu 3d與O 1s的混成減弱。另外,我們猜測因為Ba 5d與O 2p的混成使得電洞被局限在頂點氧O(4)可能也是使YBCO加Sr這一系列樣品超導溫度下降的原因。 Pr離子取代Y3+離子時,Y1-xPrxBa2Cu3O7-d樣品的電洞數隨著Pr濃度的增加而減少。由電洞數的測量估計Pr離子在Y1-xPrxBa2Cu3O7-d中的價數為3.25-3.35。Pr的濃度增加時,系統的Fermi層與O 1s能態同時移向較高的能量,而導電帶(upper Hubbard band)與ZR能帶的能量不變,使得由O(2,3)1s能態躍遷到ZR能帶的能量(約528.6 eV)以及CuO2面的氧由1s能態躍遷到導電帶的能量(約529.7 eV)都隨著Pr濃度的增加而降低。由於加入Pr,使得Y1-xPrxBa2Cu3O7-d中的電洞被局限到Pr 4f-O 2p pai混成的FR能態,因而降低了超導性。當Pr的濃度x>0.5之後電洞完全被局限,Tc降為0。 La1.5-xCaxBa1.5Cu3Oy(LC-336)及La1.5CaxBa1.5-xCu3Oy(CB-336)這兩系列的樣品 由於加入Ca2+離子,當Ca2+佔La3+(即Y3+)的位置時,所滲加的電洞(主要在CuO2面)使得Tc增高。LC-336系統離子的取代為(La1-xCax)(Ba1.5La0.5)Cu3Oy,而CB-336系統離子的取代為(La1-xCax)(Ba1.5-xLa0.5+x)Cu3Oy。Ca2+離子的濃度增加時,CB-336系統Ca2+ 取代La3+增加電洞濃度,但是La3+取代Ba2+的量也增加,這使得電子濃度增加,而抵消了部份的電洞濃度,所以電洞數隨x的增加較LC-336緩和。另外,CB-336系統由於La3+取代Ba2+時影響了Ba-O面的結構,使得一小部份的電洞分佈到頂點氧O(4)的位置,也同時使CuO2面的電洞數比總滲入的電洞數少,這兩個因素使得CB-336的Tc比LC-336的Tc低。

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