6. Đóng góp mới
3.1Chất siêu dẫn nhiệt độ cao 4 thành phần YBa2Cu3O7 (YBCO-Y123)
Hình 3.1 Cấu trúc tinh thể của chất siêu dẫn nhiệt độ cao 4 thành phần YBa2Cu3O7
(YBCO), trong đó các nguyên tử Cu đƣợc biểu thị bởi chấm tròn màu vàng; nguyên tử O đƣợc biểu thị bởi chấm tròn màu đỏ; nguyên tử Ba đƣợc biểu thị bởi chấm tròn màu xanh lục và nguyên tử Y đƣợc biểu thị bởi chấm tròn màu xanh lam (các thông số ô đơn vị tinh
thể là: a = 3.823 Å, b = 3.885 Å , c = 11.7 Å )[17].
Hợp chất pha tạp tối ƣu YBa2Cu3O7 có cấu trúc trực giao và có ô đơn vị là ba giả khối ô đơn vị perovskite cơ bản. Mỗi một ô đơn vị perovskite gồm một nguyên tử Y hoặc Ba tại trung tâm: nguyên tử Ba trong ô đơn vị phía dƣới, Y trong ô đơn vị ở giữa và Ba trong ô đơn vị phía trên. Do đó, nguyên tử Y và Ba đƣợc xếp chồng lên nhau theo trình tự [Ba-Y-Ba] dọc theo trục c. Vị trí tất cả các đỉnh của ô đơn vị đều bị chiếm bởi Cu, ở đây có hai phối vị khác nhau Cu(1) và Cu(2) với oxy tƣơng ứng. Bốn vị trí có thể có trong tinh thể của oxy là O(1), O(2), O(3) và O(4) (hình 3.1). Hình đa diện phối vị của Y và Ba với oxy tƣơng ứng là khác nhau. Nhân ba ô đơn vị perovskite thành chín nguyên tử oxy, trong khi YBa2Cu3O7 có bảy nguyên tử oxy và vì thế nó tƣơng ứng với cấu trúc perovskite thiếu oxy. Cấu trúc có các lớp khác nhau xếp chồng lên nhau: (CuO)(BaO)(CuO2)(Y)(CuO2)(BaO)(CuO).
Chọn trục tọa độ là trục tinh thể (nhƣ hình 3.1):
*Nếu chọn gốc tọa độ tại vị trí nguyên tử Cu(1) [0, 0, 0], nguyên tử Cu(1) phối vị với nguyên tử oxy tƣơng ứng có dạng hình tứ giác với bốn nguyên tử oxy bao quanh (hình vẽ). Theo phép gần đúng liên kết chặt chúng tôi đã trình bày ở chƣơng 2 (mục 2.3.1), chỉ giới hạn ở tƣơng tác của những nguyên tử lân cận gần nhất. Vì vậy, chỉ có bốn nguyên tử ở lân cận gần nhất với gốc tọa độ Cu(1) [0, 0, 0] là:
[0, 1/2, 0]; [0, -1/2, 0]; [0, 0, 1/6]; [0, 0, -1/6]
*Nếu chọn gốc tọa độ tại vị trí nguyên tử Cu(2) [0, 0, 0], nguyên tử Cu(2) phối vị với nguyên tử oxy tƣơng ứng có dạng hình chóp với năm nguyên tử oxy bao quanh (hình vẽ). Vậy sẽ có năm nguyên tử ở lân cận gần nhất với gốc tọa độ là:
[0, 1/2, 0]; [0, -1/2, 0]; [1/2, 0, 0]; [-1/2, 0, 0]; [0, 0, -1/6]