Кашурников В.А., Красавин А.В. Современные проблемы физики твердого тела. Часть 2

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Ɋɢɫ. 2.2.

Ɍɢɩɢɱɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɚɹ ɡɚɜɢɫɢ-

ɦɨɫɬɶ ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɬɨɤɚ ɦɨɧɨɤɪɢ-

ɫɬɚɥɥɨɜ

G632

OCuYBa

ȿɫɥɢ ɩɨɫɥɟɞɧɟɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ ɭɤɥɚɞɵɜɚɟɬɫɹ ɜ ɪɚɦɤɢ ɦɨɞɟɥɢ

Ƚɢɧɡɛɭɪɝɚ–Ʌɚɧɞɚɭ, ɬɨ ɷɤɫɩɨɧɟɧɰɢɚɥɶɧɚɹ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɜ ɧɢɡɤɨɬɟɦ-

ɩɟɪɚɬɭɪɧɨɦ ɞɢɚɩɚɡɨɧɟ ɞɨ ɫɢɯ ɩɨɪ ɧɟ ɧɚɲɥɚ ɫɜɨɟɝɨ ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ

ɨɛɴɹɫɧɟɧɢɹ.

Ɂɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɬɨɤɚ ɨɬ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ

ɩɨɥɹ ɧɟɩɥɨɯɨ ɭɤɥɚɞɵɜɚɟɬɫɹ ɜ ɫɥɟɞɭɸɳɟɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ (ɪɢɫ. 2.3):

(B)=j

(0)exp[–B/B

], (2.2)

Ɋɢɫ. 2.3.

ɉɨɥɟɜɚɹ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ

ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɣ ɩɥɨɬɧɨɫɬɢ

ɬɨɤɚ ɞɥɹ ɦɨɧɨɤɪɢɫɬɚɥɥɚ

CaCu

KTcBcB

30.||2,1

A

ɝɞɟ ɷɦɩɢɪɢɱɟɫɤɢɣ ɩɚɪɚɦɟɬɪ B

ɜ ɫɜɨɸ ɨɱɟɪɟɞɶ ɫɢɥɶɧɨ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ

ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɢ ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɢ ɩɨɥɹ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ ɫ (ɞɥɹ ɩɨɩɟɪɟɱ-

ɧɨɣ ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɢ ɨɧ ɜ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɪɚɡ ɛɨɥɶɲɟ, ɱɟɦ ɞɥɹ ɩɪɨɞɨɥɶɧɨɣ

(ɫɦ. ɪɢɫ. 2.3)).

Ɍɨɤ, ɤɚɤ ɢ ɞɪɭɝɢɟ ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɢɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ, ɫɢɥɶɧɨ ɚɧɢɡɨɬɪɨ-

ɩɟɧ, ɬɚɤ ɱɬɨ ɩɪɢ ɩɪɨɩɭɫɤɚɧɢɢ ɟɝɨ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ ɫ ɟɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɜ 2-10

ɪɚɡ ɦɟɧɶɲɟ, ɱɟɦ ɜ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ.

ɉɪɨɜɨɞɢɥɢɫɶ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɵ ɩɨ ɤɜɚɧɬɨɜɵɦ ɷɮɮɟɤɬɚɦ ɜ ɩɪɢ-

ɫɭɬɫɬɜɢɢ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨɥɹ. Ɍɚɤ, ɧɚ ɤɟɪɚɦɢɱɟɫɤɢɯ ɝɪɚɧɭɥɢɪɨɜɚɧɧɵɯ

ɨɛɪɚɡɰɚɯ 1-2-3 ɧɚɛɥɸɞɚɥɢ ɤɜɚɧɬɨɜɚɧɢɟ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ, ɡɚɦɨɪɨ-

ɠɟɧɧɨɝɨ ɜ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɯ ɩɟɬɥɹɯ, ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɧɵɯ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɦɢ

ɫɦɟɠɧɵɦɢ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɦɢ ɝɪɚɧɭɥɚɦɢ, ɫɨɟɞɢɧɟɧɧɵɦɢ ɫɥɚɛɵɦɢ

ɫɜɹɡɹɦɢ. ɂɡɦɟɪɟɧɢɟ ɨɫɰɢɥɥɹɰɢɣ ɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɨɣ ɦɚɝɧɢɬɧɨɣ ɜɨɫɩɪɢ-

ɢɦɱɢɜɨɫɬɢ ɤɚɤ ɮɭɧɤɰɢɢ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨɥɹ ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɨɩɪɟ-

ɞɟɥɢɬɶ ɤɜɚɧɬ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ, ɤɨɬɨɪɵɣ, ɤɚɤ ɢ ɩɨɥɚɝɚɟɬɫɹ ɜ ɫɜɟɪɯ-

ɩɪɨɜɨɞɹɳɟɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ, ɪɚɜɟɧ Ɏ

. Ɍɚɤɠɟ ɧɚɛɥɸɞɚɥɢ ɡɚɯɜɚɬ ɦɚɝɧɢɬ-

ɧɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ ɧɚ ɩɨɥɵɯ ɰɢɥɢɧɞɪɚɯ ɢɡ ɝɪɚɧɭɥɹɪɧɵɯ ȼɌɋɉ.

Ɉɛɫɭɞɢɦ ɬɚɤɠɟ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɵ ɩɨ ɨɬɤɥɢɤɭ ȼɌɋɉ ɧɚ ɜɧɟɲɧɢɟ

ɩɨɥɹ. Ɍɚɤ, ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɩɨɝɥɨɳɟɧɢɹ ɩɪɨɞɨɥɶɧɨɝɨ ɭɥɶɬɪɚɡɜɭɤɚ ɫɜɢɞɟ-

ɬɟɥɶɫɬɜɭɸɬ ɨ ɩɨɹɜɥɟɧɢɢ ɩɢɤɚ ɜ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɟ ɩɨɝɥɨɳɟɧɢɹ ɧɢɠɟ

ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɟɝɨ ɩɟɪɟɯɨɞɚ. ɗɬɨ ɜ ɤɨɪɧɟ ɪɚɫɯɨɞɢɬɫɹ ɫ

ɩɪɟɞɫɤɚɡɚɧɢɹɦɢ ɬɟɨɪɢɢ ȻɄɒ. Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɨɟ ɨɛɴɹɫɧɟɧɢɟ ɷɬɨɝɨ ɹɜ

ɥɟɧɢɹ ɩɨɤɚ ɧɟ ɩɨɥɭɱɟɧɨ, ɩɪɟɞɩɨɥɚɝɚɸɬ, ɱɬɨ ɷɬɨɬ ɷɮɮɟɤɬ ɫɜɹɡɚɧ ɫ

ɚɧɢɡɨɬɪɨɩɢɟɣ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɫɩɟɤɬɪɚ ɤɜɚɡɢɱɚɫɬɢɰ. Ⱦɚɥɟɟ, ɢɡɭɱɚ-

ɥɢɫɶ ɧɟɥɢɧɟɣɧɵɟ ɨɬɤɥɢɤɢ ȼɌɋɉ ɧɚ ɫɜɟɬɨɜɵɟ ɢɦɩɭɥɶɫɵ ɩɢɤɨɫɟ-

ɤɭɧɞɧɨɣ(10

-12

ɫ) ɞɥɢɬɟɥɶɧɨɫɬɢ. Ɉɤɚɡɚɥɨɫɶ, ɱɬɨ, ɜ ɨɬɥɢɱɢɟ ɨɬ ɧɢɡɤɨ-

ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɯ ɋɉ, ɜ ɤɨɬɨɪɵɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɵɟ ɜɪɟɦɟɧɚ ɪɟɥɚɤɫɚɰɢɢ

Ĳ~10

-9

c, ɜ ȼɌɋɉ Ĳ~10

-10

–10

-11

c, ɬ.ɟ. ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɦɟɧɶɲɟ. ȼ ɫɜɹɡɢ ɫ

ɷɬɢɦ ȼɌɋɉ ɨɤɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɛɨɥɟɟ ɩɟɪɫɩɟɤɬɢɜɧɵɦɢ ɞɥɹ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ ɨɩ-

ɬɢɱɟɫɤɢɯ ɥɢɧɢɣ ɫɜɹɡɢ, ɪɟɝɢɫɬɪɢɪɭɸɳɢɯ ɩɪɢɛɨɪɨɜ ɢ ɬ.ɞ.

ɋɥɟɞɭɟɬ ɬɚɤɠɟ ɫɤɚɡɚɬɶ, ɱɬɨ ɫɩɟɤɬɪ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɚɥɶɧɵɯ ɦɟɬɨ-

ɞɨɜ, ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɦɵɣ ɞɥɹ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɹ ȼɌɋɉ, ɱɪɟɡɜɵɱɚɣɧɨ ɲɢɪɨɤ:

ɷɬɨ ɢ ɨɛɵɱɧɵɟ ɦɟɬɨɞɵ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɨɝɨ ɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ

ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ, ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɢ ɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɨɣ ɦɚɝɧɢɬɧɨɣ

ɜɨɫɩɪɢɢɦ-

ɱɢɜɨɫɬɢ, ɢ ɪɟɧɬɝɟɧɨɜɫɤɚɹ, ɧɟɣɬɪɨɧɧɚɹ ɞɢɮɪɚɤɰɢɹ, ɢ ɦɟɫɫɛɚɭɷɪɨɜ-

ɫɤɢɟ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ, ɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɚɹ, ɢ ɦɸɨɧɧɚɹ ɫɩɟɤɬɪɨɫɤɨɩɢɹ (µSR), ɢ

ɤɚɥɨɪɢɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɟ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɹ, ɜɨɡɞɟɣɫɬɜɢɹ ɭɥɶɬɪɚɡɜɭɤɨɦ, ɚɧɧɢ-

ɝɢɥɹɰɢɹ ɩɨɡɢɬɪɨɧɨɜ ɢ ɷɮɮɟɤɬ ɞɟ-Ƚɚɚɡɚ-ɜɚɧ-Ⱥɥɶɮɟɧɚ, ɢ ɰɢɤɥɨɬɪɨɧ-

ɧɵɣ ɪɟɡɨɧɚɧɫ, ɋȼɑ ɢ ɫɜɟɬɨɜɨɝɨ ɞɢɚɩɚɡɨɧɚ ɢɡɥɭɱɟɧɢɟ, ɬɭɧɧɟɥɶɧɚɹ

ɧɚɤɚɱɤɚ, əɆɊ, əɄɊ ɢ ɗɉɊ-ɫɩɟɤɬɪɨɫɤɨɩɢɹ, ɮɨɬɨɷɦɢɫɢɨɧɵɟ ɢ ɢɧ-

ɜɟɪɫɧɵɟ ɮɨɬɨɷɦɢɫɫɢɨɧɧɵɟ ɫɩɟɤɬɪɵ, ɜɨɡɞɟɣɫɬɜɢɟ ɞɚɜɥɟɧɢɹ, ɪɚɞɢɚ-

ɰɢɢ, ɥɚɡɟɪɧɵɯ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ, ɬɟɪɦɨɗȾɋ, ɤɨɦɛɢɧɚɰɢɨɧɧɨɟ ɪɚɫɫɟɹɧɢɟ

ɫɜɟɬɚ, ɪɚɡɧɨɨɛɪɚɡɧɵɟ ɤɨɧɬɚɤɬɧɵɟ ɹɜɥɟɧɢɹ, ɯɨɥɥɨɜɫɤɢɟ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɢ

ɦɧɨɝɨɟ ɞɪɭɝɨɟ. ɋɢɫɬɟɦɵ ȼɌɋɉ ɨɤɚɡɚɥɢɫɶ ɧɚɫɬɨɥɶɤɨ ɫɥɨɠɧɵɦɢ, ɱɬɨ

ɬɨɥɶɤɨ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨɟ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɟ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɜɫɟɯ ɢɡɜɟɫɬɧɵɯ

ɫɨɜɪɟɦɟɧɧɵɯ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɚɥɶɧɵɯ ɦɟɬɨɞɢɤ ɮɢɡɢɤɢ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

ɦɨɝɥɨ ɞɚɬɶ ɩɨɥɧɭɸ ɮɢɡɢɱɟɫɤɭɸ ɤɚɪɬɢɧɭ ɤɚɤ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɝɨ, ɬɚɤ ɢ

ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɟɝɨ ɫɨɫɬɨɹɧɢɣ ɷɬɢɯ

ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ.

3. Ʉɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɚɹ ɫɬɪɭɤɬɭɪɚ. Ɏɚɡɨɜɵɟ ɞɢɚɝɪɚɦɦɵ. Ⱥɧɬɢɮɟɪ-

ɪɨɦɚɝɧɢɬɧɨɟ ɭɩɨɪɹɞɨɱɟɧɢɟ. ȼɥɢɹɧɢɟ ɞɚɜɥɟɧɢɹ, ɩɪɢɦɟɫɟɣ, ɨɛɥɭ-

ɱɟɧɢɹ ɧɚ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ȼɌɋɉ. Ɉɫɨɛɟɧɧɨɫɬɢ

ɜɢɯɪɟɜɨɝɨ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ

Ʉɨɫɧɟɦɫɹ ɜɨɩɪɨɫɚ ɨ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ ȼɌɋɉ. Ʉɚɤ

ɩɨɤɚɡɚɥɢ ɪɟɧɬɝɟɧɨɫɬɪɭɤɬɭɪɧɵɟ ɢ ɧɟɣɬɪɨɧɨɝɪɚɮɢɱɟɫɤɢɟ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚ-

ɧɢɹ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɚɹ ɦɢɤɪɨɫɤɨɩɢɹ, ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɬɟɥɢ ɨɫɧɨɜɧɵɯ

ɫɟɦɟɣɫɬɜ ɦɟɬɚɥɥɨɨɤɫɢɞɧɵɯ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜ ɢɦɟɸɬ ɬɚɤ ɧɚɡɵɜɚɟ-

ɦɭɸ ɩɟɪɨɜɫɤɢɬɨɩɨɞɨɛɧɭɸ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ (ɬ.ɟ. ɷɥɟɦɟɧɬɚɪɧɭɸ ɹɱɟɣɤɭ,

ɩɨɞɨɛɧɭɸ ɹɱɟɣɤɟ ɩɟɪɨɜɫɤɢɬɚ – ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ K

NiF

). Ɍɢɩɢɱɧɨ ɩɟɪɨɜ-

ɫɤɢɬɧɚɹ ɹɱɟɣɤɚ – ɭ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ 2-1-4 (La

(Sr/Ba/Ca)

CuO

) (ɪɢɫ.

3.1). Ɉɧɚ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɟɬ ɫɨɫɬɚɜɧɭɸ ɤɭɛɢɱɟɫɤɭɸ ɈɐɄ-ɩɨɞɨɛɧɭɸ

ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ (ɈɐɄ – ɨɛɴɟɦɧɨ-ɰɟɧɬɪɢɪɨɜɚɧɧɚɹ ɤɭɛɢɱɟɫɤɚɹ), ɨɛɪɚɡɭɟ-

ɦɭɸ ɜ ɭɝɥɚɯ ɢ ɜ ɰɟɧɬɪɟ ɚɬɨɦɚɦɢ ɦɟɞɢ, ɜ ɪɟɛɪɚɯ ɢ ɝɪɚɧɹɯ – ɤɢɫɥɨ-

ɪɨɞɧɵɦɢ ɚɬɨɦɚɦɢ, ɚ ɜ ɰɟɧɬɪɚɯ ɤɪɚɣɧɢɯ ɤɭɛɢɤɨɜ ɢ ɧɚ ɝɪɚɧɹɯ – ɚɬɨ-

ɦɚɦɢ ɥɚɧɬɚɧɚ (ɥɢɛɨ ɡɚɦɟɳɟɧɢɟ: ɛɚɪɢɣ/ɫɬɪɨɧɰɢɣ). əɱɟɣɤɚ ɚɧɢɡɨ-

ɬɪɨɩɧɚɹ, ɜɵɬɹɧɭɬɚɹ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ c

ɩɪɢɦɟɪɧɨ ɜ ɬɪɢ ɪɚɡɚ ɛɨɥɶɲɟ, ɱɟɦ ɜ

ɩɨɩɟɪɟɱɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ (a, b). ɉɨɯɨɠɭɸ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ ɢɦɟɟɬ ɫɨɟɞɢ-

ɧɟɧɢɟ 1-2-3 (YBa

6+į

, ɪɢɫ. 3.2) – ɡɞɟɫɶ ɚɬɨɦɵ ɦɟɞɢ – ɫɬɪɨɝɨ ɜ

ɭɝɥɚɯ ɤɭɛɨɜ, ɚɬɨɦɵ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ – ɬɨɥɶɤɨ ɧɚ ɝɪɚɧɹɯ, ɚ ɚɬɨɦɵ ɢɬɬɪɢɹ ɢ

ɛɚɪɢɹ – ɜ ɰɟɧɬɪɚɯ ɤɭɛɨɜ. Ɉɬɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɩɨɥɧɨɟ ɡɚɩɨɥɧɟɧɢɟ ɤɢɫɥɨɪɨ-

ɞɨɦ ɞɚɥɨ ɛɵ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ YBa

(ɬɨɠɟ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɭɸ), ɨɞɧɚɤɨ

ɜ ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɜɵɫɨɤɨɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɨɣ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɟɣ ɮɚɡɟ, ɝɞɟ ɨɬ 6,5

ɞɨ 7 ɚɬɨɦɨɜ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ ɧɚ ɹɱɟɣɤɭ, ɜ ɛɚɡɨɜɵɯ ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɯ ɢɦɟɸɬɫɹ

ɜɚɤɚɧɫɢɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ, ɩɨɷɬɨɦɭ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɪɟɲɟɬɤɢ a ɢ b

ɧɟ ɪɚɜɧɵ (ɫɦ. ɪɢɫ. 3.2), ɚ ɫɜɹɡɢ Cu-O ɜ ɧɢɯ – ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɩɨɞ ɭɝɥɨɦ

(ɝɨɮɪɢɪɨɜɚɧɵ, ɱɬɨ ɦɵ ɧɟ ɩɨɤɚɡɵɜɚɟɦ ɧɚ ɪɢɫ. 3.2). ɉɨɥɭɱɚɸɳɢɣɫɹ

ɞɟɮɢɰɢɬ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ

ɧɚ ɩɪɚɤɬɢɤɟ ɜɫɟɝɞɚ ɢɡɜɟɫɬɟɧ ɫ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɣ

ɬɨɱɧɨɫɬɶɸ ɢ ɤɨɧɬɪɨɥɢɪɭɟɬɫɹ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɢɡɝɨɬɨɜɥɟɧɢɹ ɨɛɪɚɡɰɨɜ. ȼ

ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɵɟ ɚɬɨɦɵ, ɢɦɟɸɳɢɟ ɧɢɡɤɭɸ ɷɧɟɪɝɢɸ ɚɤɬɢɜɚ-

ɰɢɢ, ɦɨɝɭɬ ɦɢɝɪɢɪɨɜɚɬɶ ɩɨ ɤɪɢɫɬɚɥɥɭ, ɢ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɭɯɨɞɢɬɶ ɢɡ

ɨɛɪɚɡɰɚ. ɂɡɜɟɫɬɧɨ ɩɨɷɬɨɦɭ, ɱɬɨ ɫɨ ɜɪɟɦɟɧɟɦ ɢɬɬɪɢɟɜɚɹ ɤɟɪɚɦɢɤɚ,

ɢɫɯɨɞɧɨ ɢɦɟɸɳɚɹ ɨɩɬɢɦɚɥɶɧɨɟ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ (~7 ɚɬɨɦɨɜ

ɧɚ ɷɥɟɦɟɧɬɚɪɧɭɸ ɹɱɟɣɤɭ), ɫɞɜɢɝɚɟɬɫɹ ɩɨ

ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɨɦɭ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɸ

ɤ 6.5 ɢ ɫɬɚɧɨɜɢɬɫɹ ɧɟɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɟɣ (ɬ.ɟ. ɧɟɫɬɚɛɢɥɶɧɚ ɜɨ ɜɪɟɦɟ-

ɧɢ). ȼɨɩɪɨɫɵ ɦɢɝɪɚɰɢɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ ɜ ɷɬɨɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ, ɩɪɨɛɥɟɦɵ

ɟɝɨ ɭɩɨɪɹɞɨɱɟɧɢɹ – ɫɚɦɨɫɬɨɹɬɟɥɶɧɚɹ ɨɛɥɚɫɬɶ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɹ.

Ɋɢɫ. 3.1.

Ʉɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɚɹ

ɫɬɪɭɤɬɭɪɚ

ɟɞɢɧɟɧɢɹ

ɫɨ

2-x

(Sr/Ba)

CuO

787.3 ba Å;

ɫ=13.288 Å

Ʉɪɨɦɟ ɬɨɝɨ, ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ ɜ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ 1-2-3 ɢɝɪɚ-

ɟɬ ɪɟɲɚɸɳɭɸ ɪɨɥɶ ɜ ɫɬɪɭɤɬɭɪɧɵɯ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹɯ. ɂɡɜɟɫɬɧɨ, ɱɬɨ

ɢɦɟɧɧɨ ɩɪɢ į~0.5 ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɮɚɡɨɜɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ ɢɡ ɨɪɬɨɪɨɦɛɢɱɟɫɤɨɣ

ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɢ (į>0.5, a

zb, ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɚɹ ɮɚɡɚ) ɜ ɬɟɬɪɚɝɨɧɚɥɶ-

ɧɭɸ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ (į<0.5, a=b, ɧɟɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɚɹ ɮɚɡɚ).

Ɋɢɫ. 3.2.

ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ ɫɨɟɞɢ-

ɧɟɧɢɹ

YBa

6+į

a=3.824 Å;

b=3.894 Å;

c=11.683 Å.

Ɂɞɟɫɶ Cu(1) – ɩɨ-

ɥɨɠɟɧɢɟ ɦɟɞɢ ɜ

ɛɚɡɨɜɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ;

Cu(2) – ɜ ɩɥɨɫɤɨ-

ɫɬɢ CuO

ȼɟɪɧɟɦɫɹ ɤ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ. ɉɪɟɞɫɬɚɜɢɦ ɬɚɤɠɟ

ɭɫɥɨɜɧɭɸ ɷɥɟɦɟɧɬɚɪɧɭɸ ɹɱɟɣɤɭ ɜɢɫɦɭɬɨɜɵɯ (ɬɚɥɥɢɟɜɵɯ) ȼɌɋɉ,

ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɜɵɫɨɤɨɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɨɣ ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɢ Bi

(ɪɢɫ.

3.3). ɗɬɨ – ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɫɥɨɠɧɵɟ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ, ɨɧɢ ɢɦɟɸɬ ɦɧɨɠɟɫɬɜɨ

ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɯ ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɣ. ȿɫɥɢ ɜɧɢɦɚɬɟɥɶɧɨ ɩɪɢɫɦɨɬɪɟɬɶɫɹ ɤ

ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɦ ɫɬɪɭɤɬɭɪɚɦ ȼɌɋɉ, ɦɨɠɧɨ ɡɚɦɟɬɢɬɶ, ɱɬɨ ɫɭɳɟɫɬ-

ɜɭɟɬ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɚɹ ɫɜɹɡɶ ɦɟɠɞɭ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨɦ ɦɟɞɶ-ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɵɯ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɟɣ CuO

(ɪɢɫ. 3.4), ɩɪɢɯɨɞɹɳɢɯɫɹ ɧɚ ɹɱɟɣɤɭ, ɢ ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɣ

ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ.

Ɋɢɫ. 3.3.

ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ

2-2-2-3 Bi

a=3.85 Å;

c=17.8 Å

Ɍɚɤ, ɥɚɧɬɚɧɨɜɵɟ ɫɢɫɬɟɦɵ, 2-1-4, ɢɦɟɸɬ ɨɞɧɭ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ CuO

ɢ Ɍ

~40 K, ɢɬɬɪɢɟɜɵɟ 1-2-3 ɢɦɟɸɬ ɭɠɟ ɞɜɟ CuO

ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɢ T

~80-

90 K, ɚ ɜɢɫɦɭɬɨɜɵɟ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ 2-2-2-3 – ɬɪɢ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɢ T

~110 K.

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɪɚɫɬɟɬ ɩɪɢɦɟɪɧɨ

ɧɚ 40 ɝɪɚɞɭɫɨɜ ɫ ɞɨɛɚɜɥɟɧɢɟɦ ɤɚɠɞɨɣ ɦɟɞɶ-ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ.

ɗɬɨ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɨɬɦɟɱɚɟɦɨɟ ɜɨ ɜɫɟɯ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɚɯ ɹɪɤɨ ɜɵɪɚɠɟɧɧɨɟ

ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟ ɩɪɨɜɨɞɹɳɢɯ ɢ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɯ ɫɜɨɣɫɬɜ ɜɞɨɥɶ ɷɬɢɯ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɟɣ, ɫɜɢɞɟɬɟɥɶɫɬɜɭɟɬ ɜ ɩɨɥɶɡɭ ɞɜɭɦɟɪɧɨɝɨ ɜɚɪɢɚɧɬɚ ɫɜɟɪɯ-

ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɜ ȼɌɋɉ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɹɪɤɨ ɫɥɨɢɫɬɚɹ ɫɬɪɭɤɬɭɪɚ ɜɵɪɚɠɟ-

ɧɚ ɜ ɜɢɫɦɭɬɨɜɨɦ ȼɌɋɉ, ɬɚɤ ɤɚɤ

ɜ ɢɬɬɪɢɟɜɨɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ ɦɨɠɧɨ

ɝɨɜɨɪɢɬɶ ɟɳɟ ɨ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɜɵɞɟɥɟɧɧɵɯ ɰɟɩɨɱɤɚɯ Cu-O ɜ ɛɚɡɨɜɵɯ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɯ ɩɨɩɟɪɟɤ ɨɫɢ ɫ (ɫɦ. ɪɢɫ. 3.2), ɚ ɜ ɥɚɧɬɚɧɨɜɵɯ ȼɌɋɉ – ɨ

ɫɥɨɹɯ ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɵɯ ɨɤɬɚɷɞɪɨɜ, ɰɟɧɬɪɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɤɚɬɢɨɧɚɦɢ ɦɟɞɢ

(ɫɦ. ɪɢɫ. 3.1), ɜ ɰɟɧɬɪɟ ɹɱɟɣɤɢ. Ɉɬɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɧɚɥɢɱɢɟ ɨɪɢɟɧɬɢɪɨ-

ɜɚɧɧɵɯ ɰɟɩɨɱɟɤ O-Cu-O-Cu... ɜ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ 1-2-3 ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɫɩɟ-

ɰɢɮɢɱɟɫɤɢɦ ɩɪɨɬɹɠɟɧɧɵɦ ɞɟɮɟɤɬɚɦ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ – ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɦ

ɞɜɨɣ-

ɧɢɤɨɜɚɧɢɹ (ɪɢɫ. 3.5). Ɉɧɢ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɸɬ ɫɨɛɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ, ɪɚɡɝɪɚɧɢ-

ɱɢɜɚɸɳɢɟ ɞɜɟ ɫɨɫɟɞɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɫ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨɣ ɞɪɭɝ ɞɪɭɝɭ

ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɟɣ ɰɟɩɨɱɟɤ, ɢ ɨɤɚɡɵɜɚɸɬ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɧɚ ɦɟɯɚ-

ɧɢɱɟɫɤɢɟ ɢ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ȼɌɋɉ. ȼ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɩɨɥɚɝɚ-

ɸɬ, ɱɬɨ ɨɧɢ ɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɵ ɡɚ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɢ ɡɚɰɟɩɥɟɧɢɹ ɜɢɯɪɟɜɵɯ ɧɢ-

ɬɟɣ ɜ ɫɦɟɲɚɧɧɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ (ɩɢɧɧɢɧɝ), ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɟ ɢ ɞɪ. ɡɚɜɢ-

ɫɢɦɨɫɬɢ ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɬɨɤɚ ɢ ȼȺɏ.

Ɋɢɫ. 3.4.

ɉɥɨɫɤɨɫɬɢ CuO

–

ɧɟɩɪɟɦɟɧɧɵɣ ɚɬ-

ɢɛɭɬ ɨɤɫɢɞɧɵɯ

ȼɌɋɉ. Ɇɟɞɶ ɨɛɪɚ-

ɡɭɟɬ ɩɪɨɫɬɭɸ ɤɜɚɞ-

ɪɚɬɧɭɸ ɪɟɲɟɬɤɭ

Ⱦɥɹ ɡɚɜɟɪɲɟɧɧɨɫɬɢ ɨɛɫɭɠɞɟɧɢɹ ɫɬɪɭɤɬɭɪ ȼɌɋɉ ɩɨɤɚɠɟɦ

ɬɚɤɠɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɭɸ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ ɮɭɥɥɟɪɟɧɚ – ɦɚɤɪɨɦɨɥɟɤɭɥɭ C

(ɪɢɫ. 3.6), ɞɨɩɢɪɨɜɚɧɢɟ ɤɨɬɨɪɨɣ ɳɟɥɨɱɧɵɦɢ ɦɟɬɚɥɥɚɦɢ K, Rb, Cs

ɩɟɪɟɜɨɞɢɬ ɢɫɯɨɞɧɵɣ ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɤ ɜ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɧɢɤ. Ⱦɚɥɟɟ ɦɵ ɧɟ

ɛɭɞɟɦ ɨɛɫɭɠɞɚɬɶ ɮɢɡɢɤɭ ɮɭɥɥɟɪɟɧɨɜ, ɚ ɫɨɫɪɟɞɨɬɨɱɢɦɫɹ ɬɨɥɶɤɨ ɧɚ

ɨɤɫɢɞɧɵɯ ȼɌɋɉ.

Ɋɢɫ. 3.5.

ɉɥɨɫɤɨɫɬɢ ɞɜɨɣɧɢɤɨɜɚɧɢɹ ɜ

ɫɢɫɬɟɦɟ 1-2-3. ɋɬɪɟɥɤɢ ɭɤɚ-

ɡɵɜɚɸɬ ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɸ ɰɟɩɨɱɤɢ

Cu-O-Cu-O

Ɋɢɫ. 3.6.

Ɇɚɤɪɨɦɨɥɟɤɭɥɚ – ɭɫɟ-

ɱɟɧɧɵɣ ɢɤɨɫɚɷɞɪ – ɨɫɧɨɜɚ

ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɯ ɮɭɥɥɟɪɟ-

ɧɨɜ

ɋɥɟɞɭɟɬ ɨɬɦɟɬɢɬɶ, ɱɬɨ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ 2-1-4, 1-2-3 ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɚɧ-

ɬɢɮɟɪɪɨɦɚɝɧɟɬɢɤɚɦɢ, ɫ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɦɢ ɇɟɟɥɹ T

~300-500 K. Ɉɫɧɨɜ-

ɧɨɣ ɦɚɝɧɢɬɧɵɣ ɢɨɧ – ɦɟɞɶ, ɢɦɟɸɳɢɣ ɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɣ ɧɟɫɤɨɦɩɟɧɫɢɪɨ-

ɜɚɧɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ. Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɚɧɬɢɮɟɪɪɨɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɭɩɨɪɹɞɨɱɟɧɢɹ

(ɇɟɟɥɹ) ɫɢɥɶɧɨ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɫɬɟɯɢɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɫɨɫɬɚɜɚ: ɜ ɫɬɪɭɤɬɭ-

ɪɚɯ 2-1-4 – ɨɬ ɫɬɟɩɟɧɢ ɞɨɩɢɪɨɜɚɧɢɹ x ɦɟɬɚɥɥɨɦ Sr(Ba/Ca), ɚɜ 1-2-3 –

ɨɬ ɞɟɮɢɰɢɬɚ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ į. ɂɧɬɟɪɟɫɧɨ, ɱɬɨ ɨɛɥɚɫɬɢ ɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɹ

ɚɧɬɢɮɟɪɪɨɦɚɝɧɟɬɢɡɦɚ (ȺɎɆ) ɢ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɧɟ ɩɟɪɟɤɪɵɜɚ-

ɸɬɫɹ. ɚ ɪɢɫ. 3.7 ɜɨɫɩɪɨɢɡɜɟɞɟɧɵ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɟ ɮɚɡɨɜɵɟ ɞɢɚ

ɝɪɚɦɦɵ.

Ɋɢɫ. 3.7.

Ɏɚɡɨɜɵɟ ɞɢɚɝɪɚɦɦɵ ɫɭ-

ɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɹ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨ-

ɞɢɦɨɫɬɢ (S) ɢ ɚɧɬɢɮɟɪ-

ɪɨɦɚɝɧɟɬɢɡɦɚ (ȺɎɆ) ɜ

ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɫɬɟɯɢɨ-

ɦɟɬɪɢɢ ɫɨɫɬɚɜɚ:

ɚ – YBa

7+į

;

ɛ – La

2–x

CuO

ɏɢɦɢɱɟɫɤɚɹ ɫɜɹɡɶ ɜ ɨɤɫɢɞɧɵɯ ȼɌɋɉ – ɬɢɩɢɱɧɚɹ ɢɨɧɧɨ-

ɤɨɜɚɥɟɧɬɧɚɹ. Ɍɚɤ, ɜ ɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɵɯ ɡɚ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ ɢ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨ-

ɞɢɦɨɫɬɶ ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɯ CuO

ɫɜɹɡɶ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɡɚ ɫɱɟɬ ɩɟɪɟɤɪɵɬɢɹ

d-ɨɛɨɥɨɱɟɤ ɦɟɞɢ ɫ p- ɨɛɨɥɨɱɤɚɦɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ (pd-ɝɢɛɪɢɞɢɡɚɰɢɹ).

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɤɭɩɪɚɬɧɵɯ ɩɥɨɫɤɨɫɬɟɣ ɨɩɪɟ-

ɞɟɥɹɸɬɫɹ ɜɚɥɟɧɬɧɵɦɢ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹɦɢ ɢɨɧɨɜ ɦɟɞɢ ɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ, ɤɨɬɨ-

ɪɵɟ, ɜ ɫɜɨɸ ɨɱɟɪɟɞɶ, ɡɚɜɢɫɹɬ ɨɬ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɹ ɞɪɭɝɢɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ

ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ - ɢɧɬɟɤɚɥɢɪɭɸɳɢɯ ɫɥɨɟɜ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɫɨɫɬɚɜɚ (ɢɯ ɧɚɡɵ-

ɜɚɸɬ ɫɩɟɣɫɟɪɚɦɢ) La-O, Ba-O, Tl-O ɢɬ.ɞ. ɇɚɩɨɦɧɢɦ, ɱɬɨ ɢɫɯɨɞɧɚɹ

ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɚɹ ɤɨɧɮɢɝɭɪɚɰɢɹ ɦɟɞɢ – 3d

, ɚ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ – 2p

, ɚɜ

Кашурников В.А., Красавин А.В. Современные проблемы физики твердого тела. Часть 2 - Высокотемпературная сверхпроводимость

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