ЭПР-исследование взаимосвязи магнитных свойств со структурными факторами и явлением сверхпроводимости в легированном европием La2-x Sr xCuO4 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, кандидат физико-математических наук Валидов, Айдар Азатович

• Валидов, Айдар Азатович
• кандидат физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Валидов, Айдар Азатович

Введение

1 Методика эксперимента

1.1 Сведения об исследованных образцах.

1.2 Техника измерений ЭПР

1.3 Свойства ЭПР ионов Сс13-|-; тонкая структура спектра

1.4 Процедура обработки и анализа спектров ЭПР.

2 ЭПР ионов Сс13+ в образцах Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 при промежуточных уровнях допирования 8г (0.08 ^ х ^ 0.2)

2.1 Зависимость ширины компонент тонкой структуры от температуры и состава соединения.

2.2 Сверхпроводимость исследованных образцов. Её связь со спиновой динамикой.

2.3 Краткие выводы.

3 ЭПР ионов Сс13+ в Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 при малых уровнях допирования стронцием (х < 0.03)

3.1 Диэлектрическая и слаболегированная носителями тока НТО фаза в парамагнитном и магнито-упорядоченном состояниях.

3.2 Диэлектрическая НТТ фаза.

3.3 Легированная дырками НТТ фаза; коллапс тонкой структуры в одиночную линию.

3.4 Статическая магнитная восприимчивость и намагниченность НТО и НТТ фаз.

3.5 Магнитная фазовая диаграмма Ьа2-х-у8гхЕиуСи

4 Обсуждение результатов

4.1 Высокий уровень допирования дырками.

4.1.1 Спиновые корреляции в Ьа2-х8гхСи04 с НТО структурой.

4.1.2 Взаимосвязь между спиновыми и зарядовыми степенями свободы в С11О2 плоскостях с НТТ структурой.

4.1.3 Обсуждение зависимости со3/(Т, х) в НТТ фазе, полученной в экспериментах ЭПР.

4.1.4 Пространственная анизотропия обменного взаимодействия в СиОг плоскости с НТТ структурой

4.1.5 Взаимосвязь спиновой динамики, сверхпроводимости и структуры в Ьа2-х-у8гхЕиуСи04.

4.2 Малый уровень легирования носителями тока.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «ЭПР-исследование взаимосвязи магнитных свойств со структурными факторами и явлением сверхпроводимости в легированном европием La2-x Sr xCuO4»

Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) на основе купрата лантана (ЬагСиС^) изучаются уже 14 лет. Однако, до сих пор многие аспекты взаимосвязи сверхпроводимости и магнетизма в этих соединениях остаются невыясненными. В частности, предметом пристального внимания в последние годы явилось изучение пространственных корреляций зарядов и спинов в медь-кислородных плоскостях, которые представляют собой базовый элемент структуры всех высокотемпературных сверхпроводников. Еще в начале 90 годов наблюдалось динамическое разделение волн зарядовой и спиновой плотностей в соединениях Ьа2-хЗгхСи04 сверхпроводящего состава [1-5]. Более того, недавно было обнаружено, что при определенных условиях разделение зарядов и спинов приобретает статический характер в виде антиферромагнитно (АФ) упорядоченных спиновых доменов (страйпов), разделенных зарядовыми доменными стенками [6-9].

С теоретической точки зрения взаимодействие дырочных носителей тока с АФ скоррелированной подсистемой спинов меди также весьма необычно. Известно, что медь-кислородная плоскость металлоок-сидных сверхпроводников является практически идеальной реализацией двумерного квантового гейзенберговского антиферромагнетика со спином 5 = 1/2 (2БНАР) [10]. Уже на достаточно раннем этапе теоретических исследований ВТСП было показано, что при допировании такого антиферромагнетика мобильными носителями тока происходит пространственная модуляция зарядовой и спиновой плотностей [11-16]. В настоящее время существуют два основных подхода, поразному трактующих причину разделения зарядов и спинов в допи-рованном антиферромагнетике, т.е. появление страйп фазы. В первом подходе страйпы образуются из-за конкуренции между кинетической и обменной энергией в допированном антиферромагнетике, в результате чего мобильные дырки образуют квазиодномерные стенки между спиновыми доменами, тем самым сводя к минимуму свое разрушающее действие на антиферромагнетизм [17-20]. Во втором подходе считается, что только лишь соревнование между кинетической и обменной энергией привело бы просто к фазовому расслоению системы. В этом подходе принципиально важным для образования страйп фазы является наличие дальнодействующего кулоновского взаимодействия. Поскольку это взаимодействие носит отталкивающий характер, фазовое расслоение оказывается фрустрированным и в результате образуется страйп фаза [21-26]. Несмотря на различия в этих подходах, существенным является их общий вывод о том, что явление высокотемпературной сверхпроводимости обязано специфическим взаимодействиям между зарядовыми и спиновыми возбуждениями в страйп фазе. Следовательно, причина возникновения ВТСП в этих моделях принципиально иная, чем известный фононный механизм "обычной" низкотемпературной сверхпроводимости, где образование куперовских пар обусловленно притягательным электрон-фононным взаимодействием.

Таким образом, в настоящее время экспериментальное изучение взаимосвязи зарядовых и спиновых степеней свободы в высокотемпературных сверхпроводниках является одним из актуальных направлений в области физики сильно коррелированных электронных систем. В первую очередь это касается выявления новых важных аспектов влияния допирования на статические и динамические свойства спиновой подсистемы, а также исследования взаимосвязи магнетизма и сверхпроводимости в ВТСП материалах.

К настоящему моменту считается общепризнанным, что ключевыми в структуре высокотемпературных сверхпроводящих металлокси-дов являются медь-кислородные (С11О2) плоскости. Именно они ответственны за магнитные, проводящие и сверхпроводящие свойства этих соединений. Среди большого многообразия ВТСП, известных на сегодняшний день, наиболее простое строение имеет лантан-стронциевый металлоксид Ьа2-х8гхСи04, кристаллическая структура которого показана на рисунке 1. В этом соединении на одну элементарную ячейку приходится две С11О2 плоскости, разделенные двумя (Ьа, 3г)0 плоскостями. Наряду с простой структурой, в плане изучения свойств СиОг плоскостей, это соединение имеет еще ряд преимуществ. В этом ме-таллоксиде концентрацию Бг и, следовательно, количество носителей тока можно изменять в широких пределах хорошо контролируемым образом, сохраняя при этом химическую стабильность соединения. Кроме того, не очень высокая температура перехода в сверхпроводящее состояние (Т^ах ~ 40К), по сравнению с другими ВТСП материалами, удобна для изучения нормального состояния С11О2 плоскостей в области пониженных температур, где можно ожидать более яркого проявления эффектов электронной и спиновой корреляции.

На рисунке 2 показана схематическая фазовая диаграмма соединения Ьа2-хЗгхСи04, по которой можно проследить изменение свойств этого металлоксида в зависимости от концентрации стронция и температуры [10]. "Материнское" соединение ЬагСиС^ является антиферромагнитным диэлектриком с температурой упорядочения Тм ~ 300К. При замещении трехвалентного лантана на двухвалентный стронций в плоскости Си02 поставляются носители тока - дырки. Из-за мобильного характера дырок полное разрушение дальнего АФ порядка происходит уже при достаточно малой их концентрации х « 0.02. При содержании носителей тока в Си02 плоскостях х ^ 0.06 это соедине

1а2Си04

110]

Рис. 1. Кристаллическая структура ЬагСиО^.

Спиновое Стекло

0,1 0,3

Концентрация 5г, х

Рис. 2. Схематическая фазовая диаграмма Ьа^хЗгхСи04, показано состояние соединения в зависимости от концентрации носителей тока в СиОг плоскостях и температуры. ние является металлом. При этом Ьа2-х8гхСи04 в области концентраций 0.06 ^ х ^ 0.25 переходит в сверхпроводящее состояние с максимальной критической температурой Т™ах ~ 40К, соответствующей содержанию Бг х ~ 0.15. Наряду с высокотемпературной сверхпроводимостью, в этой области допирования лантан-стронциевый металлоксид демонстрирует целый ряд необычных свойств "нормального" металлического состояния, выходящих за рамки обычного ферми-жидкостного поведения. Кроме того, несмотря на наличие достаточно большой концентрации подвижных носителей, сохраняются короткодействующие АФ-корреляции спинов меди. Однако при дальнейшем росте концентрации Бг, более х ~ 0.25, соединение Ьа2-х8гхСи04 утрачивает сверхпроводящие свойства и превращается при этом в обычный металл, электронные свойства которого укладываются в рамки ферми-жидкостной теории.

На рисунке 2 кроме фазовых областей, в которых Ьа2-хЗгхСи04 демонстрирует различные электронные и магнитные свойства, отмечены области существования структурных фаз, а именно высокотемпературной тетрагональной (ВТТ) и низкотемпературной орторомбичес-кой (НТО). С точки зрения структуры медь-кислородных плоскостей, различие этих фаз сводится к следующему. Как видно из рисунка 1, каждый ион меди окружен вытянутым октаэдром, в вершинах которого находятся шесть ионов кислорода (СиОб октаэдры). В ВТТ структуре ось симметрии четвертого порядка С4 этих искаженных октаэдров параллельна кристаллографической оси с (рис. 3(а)). В НТО фазе СиОб октаэдры развернуты вокруг оси [110] ([110]) кристаллографической ячейки ВТТ симметрии (рис. 1) на угол Ф (рисунок 3(6)). Таким образом в НТО структре медь-кислородная плоскость становится "гофрированной" .

В купрате лантана может быть также реализована третья, так на

110] втт

100] втт

Рис. 3. Схема разворотов октаэдров СиО6. зываемая низкотемпературная тетрагональная (НТТ) структурная фаза. Ее отличие от НТО структуры заключается в том, что медь-кислородные октаэдры в ней повернуты на угол Ф вокруг оси [100] ([100]) кристаллографической ячейки ВТТ симметрии. Впервые НТТ фаза была обнаружена в соединении Ьаг-хВахСиО^ исторически первом высокотемпературном сверхпроводнике [27]. В этом соединении переход из НТО в НТТ фазу сопровождался подавлением сверхпроводимости и резким усилением спиновых корреляций вплоть до появления локального магнитного порядка [28-30]. На рисунке 4 изображена фазовая диаграмма этого соединения. Видно, что подавление сверхпроводимости происходит в узкой области изменения концентрации бария вблизи х = 1/8, где и существует НТТ фаза. Также НТТ структуру можно получить и в соединении La2-xSrxCu04, если допи-ровать его редкоземельным элементом (rare earth = RE) с ионным радиусом, отличным от La3+ [31]. При этом область существования НТТ фазы существенно расширяется. Более того, степень деформации структуры, определяемая концентрацией RE элемента, можно изменять независимо от концентрации носителей тока в СиОг плоскостях, задаваемой содержанием стронция. Были проведены подробные исследования взаимосвязи структурных и сверхпроводящих свойств соединения La2-x-ySrxNdyCu04 [32-37]. Авторами этих работ установлено, что сверхпроводимость может существовать и в НТТ фазе, причем параметром, контролирующим появление сверхпроводимости, является угол наклона СиОб октаэдров Ф. Когда значение Ф превышает некоторое критическое значение Фс « 3.6°, сверхпроводимость в НТТ фазе подавлена. Если Ф < Фс, то соединение демонстрирует такие же сверхпроводящие свойства, как и в НТО фазе. Взаимосвязь структуры и сверхпроводимости в зависимости от концентрации Nd и Sr изображена на фазовой диаграмме, представленной на рисунке 5. що

200

100

Г. 0.1 0.2 .©» щ

Рис. 4. Фазовая диаграмма Ьа2хВахСи04. Линиями Та1, 2^2 и Тс обозначены границы ВТТ-НТО, НТО-НТТ и сверхпроводящей областей, соответственно.

La, Sr Nd CuO,

2-x-y x у 4 T = 10K

Фс~3.6

LTT

Ф<Ф, о static stripes »

Pccn \

AFMdynamic sc stripes

LTO SC dynamic stripes

0.10

0.15 0.20

Sr content (x)

HTT

0.25

Рис. 5. Фазовая диаграмма La2-x-ySrxNdyCu04.

При исследовании монокристаллов именно этого соединения методами нейтронной и рентгеновской дифракции, впервые было обнаружено необычное расщепление брэгговских пиков, связываемое с появлением статического разделения спинов и зарядов (статическая страйп фаза) [6-9]. Предполагается, что причина столь необычного полосового порядка связана с пиннингом динамических спиновых корреляций, существующих в сверхпроводящем Ьа2-х8гхСи04 с НТО структурой, специфическим рельефом Си02 плоскостей в НТТ фазе. В ряде экспериментальных работ (см. например [8,38, 39]) делается вывод о том, что статическая страйп фаза может сосуществовать со сверхпроводимостью.

Наряду с исследованиями необычных свойств лантан-стронциевого металлоксида с НТТ структурой дифракционными методами, изучением транспортных и статических магнитных характеристик, в последнее время появляется все больше работ, посвященных исследованию магнитных и зарядовых корреляций в этих соединениях методами магнитного резонанса, ЯМР и ЯКР. Так, в работах [40,41] делается попытка измерить параметр порядка страйп фазы; в работах [42,43] анализируется влияние электронной спиновой динамики на релаксацию ядер меди и лантана, а в работах [44-47] исследуются тонкие детали пространственного распределения зарядовой и спиновой плотности в С11О2 плоскостях с НТТ структурой.

Нарастающая интенсивность исследования страйп-корреляций методами ЯМР и ЯКР не удивительна, поскольку высокая эффективность методов магнитного резонанса в исследованиях проблемы ВТСП в целом, общеизвестна. Так, еще в 1988 году исследование методом ЭПР на ионах Сс13+ в ИЕВагСизОх показало гетерогенность на микромасштабах реальной структуры этих соединений [48]. В несколько более поздних работах эффекты фазового расслоения в ИЕВагСизОх с успехом исследовались методами ЯМР [49,50], а также методом ЭПР на ионах УЬ3+ и Ег3+ [51]. В работах методом ЭПР было проведено [52,53] детальное исследование спиновой динамики в сверхпроводящих образцах УВа2СизОб+ и Ьа2-хЗгхСи04 как на дефектных парамагнитных центрах Си2+, так и на специально внедренных непосредственно в медь-кислородную плоскость ионах Мп2+, а решеточные степени свободы в Уо.99Его.о1Ва2СизОб+ исследовались в измерениях электронной спин-решеточной релаксации ионов Ег3+ [54]. Другой подход к исследованию электронных свойств плоскостей СиОг в Ьа2-хЗгхСи04, основанный на изучении спектров ЭПР спиновых меток в редкоземельной подсистеме, был с успехом развит в работах [55-59]. В частности, детальный анализ спектров ЭПР примесных ионов Сс13+ позволил установить характер электронных и сверхпроводящих свойств Ьа2-х8гхСи04 при разных уровнях дырочного допирования [55,57].

Данная диссертационная работа явилась естественным продолжением исследований ВТСП методами магнитного резонанса применительно к ставшей в последнее время особенно актуальной проблеме спиновых и зарядовых корреляций в высокотемпературных сверхпроводниках.

Целью работы явилось исследование методом ЭПР на спиновых метках Ос! спиновой динамики и статических магнитных характеристик медь-кислородных плоскостей лантан-стронциевого металлоксида и их взаимосвязи со структурными факторами и явлением высокотемпературной сверхпроводимости.

Выбор электронного парамагнитнитного резонанса на спиновых метках Ос13+ в качестве основного экспериментального метода обусловлен следующими обстоятельствами. Вообще говоря, ЭПР имеет ряд несомненных достоинств для исследования обозначенной выше проблемы. Он является высокочувствительным локальным методом, позволяющим изучать возникновение и свойства магнитных корреляций даже в отсутствие дальнодействующей пространственной когерентности. Кроме того, метод ЭПР, будучи существенно более низкоэнергетическим методом, чем нейтронное рассеяние, позволяет изучать более тонкие детали спиновой динамики. Так, например, кажущееся статическим с точки зрения нейтронного рассеяния пространственное распределение спиновой плостности может оказаться медленно развивающимся динамическим процессом, свойства которого могут быть изучены методом ЭПР. Тот факт, что для проведения таких экспериментов необходимо внедрять в соединение ЭПР метки, не является осложняющим обстоятельством. В любом случае для индуцирования структурного перехода в НТТ фазу необходимо допировать соединение Ьа2-х8гхСи04 другими БЕ элементами, поэтому внедрение в систему в небольшой концентрации (0.5 ат.%) спиновых меток 0(1, очевидно, не окажет заметного влияния на свойства исследуемых образцов. При этом следует отметить немаловажный факт, что спиновая метка находится вне медь-кислородной плоскости, чем исключается ее возможное возмущающее воздействие на магнитные и электронные свойтва С1Ю2 плоскостей. Вместе с тем, из-за наличия небольшой обменной связи со спиновыми возбуждениями в плоскостях С11О2 [55,57], ион Сс13+ является весьма удобным удаленным зондом для исследования процессов, происходящих непосредственно в этих плоскостях.

Следует отметить еще один важный аспект, касающийся редкоземельного допирования исследованных образцов. В качестве 11Е допан-та при изучении НТТ фазы Ъа2хЗгхСи04 в основном, использовался неодим вследствие его хорошей растворимости в этом соединении. Однако исследования методом ЭПР на спиновых метках 0(1 образцов Ьа2-х-у8гхМс1уСи04, в которых для стабилизации НТТ структуры содержание неодима должно быть порядка 40 ат.%, сильно затруднено. Дело в том, что ион Щ3+ имеет большой собственный магнитный момент. Очевидно, что связанные с ним флуктуации обменного поля на позициях ЛЕ будут полностью доминировать в процессах спиновой релаксации ионов Сс13+. Кроме того, существует еще одно возражение против использования N(1 в качестве редкоземельного допанта. Нельзя арггогг исключить, что магнетизм концентрированной подсистемы ионов N(1 не окажет искажающее воздействие на магнитные свойства С11О2 плоскостей. Для того, чтобы избежать указанных выше возможных осложнений, в настоящей работе исследованы образцы Ьа2-Х3гх-С11О4, допированные европием. Ион Еи3+ имеет синглетное, т.е. немагнитное основное состояние. Возникающий во внешнем магнитном поле ван-флековский поляризационный (наведенный) магнитный момент не оказывает влияния на процессы спиновой релаксации и может быть легко учтен при анализе статических магнитных свойств исследуемых соединений. Согласно кристаллографическим исследованиям, Ей также имеет хорошую растворимость в Ьа2х8гхСи04 [60]. Более того, ионный радиус Ей меньше, чем у неодима, следовательно, эквивалентное решеточное давление, необходимое для реализации НТТ фазы, достигается при меньших концентрациях редкоземельного допанта.

Настоящая работа, помимо введения, включает в себя четыре главы, заключение и список авторской и цитированной литературы.

В Главе 1 приведены необходимые сведения об исследованных образцах и используемой экспериментальной технике, описаны проведенное усовершенствование экспериментального оборудования, а также методика анализа спектров ЭПР.

Глава 2 посвящена иследованию ЭПР ионов С(13+ в образцах Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 при промежуточных уровнях допирования Бг (0.08 < х < 0.2). В ней представлены результаты детального исследования температурной зависимости ширины линии ЭПР в широком интервале изменения концентраций допантов, Ей и Бг, и приведены результаты измерения сверхпроводящих характеристик образцов. В этой же главе проведен анализ экспериментальных результатов, показавший, что в НТТ фазе частота спиновых флуктуаций меди приобретает сильную температурную зависимость. Установлено, что эффект резкого замедления спиновой динамики в С11О2 плоскостях немонотонным образом зависит от концентрации Эг и конкурирует со сверхпроводимостью в НТТ фазе.

Измерения ЭПР ионов Сс13+ в образце Ьа2х-у8гхЕпуСи04 при малых уровнях допирования Бг (х < 0.03) представлены в 3-ей главе. Наиболее интересным результатом исследований ЭПР ионов Сс13+ явилось обнаружение эффекта сужения (коллапса) тонкой структуры спектра в узкую одиночную линию. Данный эффект наблюдался при определенных условиях в образцах с НТТ структурой. Кроме того, в этой главе описаны данные статических магнитных измерений Ьа2-Х-У8гх-ЕиуСи04, на основе которых сделан вывод об эффективной магнитной развязке медь-кислородных плоскостей в НТТ фазе.

Глава 4 посвящена детальному обсуждению результатов экспериментов, описанных в предыдущих главах, с использованием современных модельных представлений о спиновых и зарядовых корреляциях в высокотемпературных сверхпроводниках, в особенности применительно к широко обсуждаемой в настоящее время страйп-модели.

В Заключении сформулированы основные результаты и выводы данной работы.

Заключение диссертации по теме «Физика магнитных явлений», Валидов, Айдар Азатович

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Экспериментально обнаружено, что в образцах Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 с концентрацией стронция 0.08 < х < 0.20 структурный переход в НТТ фазу приводит к существенному уширению компонент тонкой структуры спектра ЭПР ионов Сс13+ при понижении температуры. Данный эффект связывается с сильным уменьшением частоты флуктуаций и8{ спинов меди в СиОг плоскостях при низких температурах.

2. Показано, что, в отличие от известного поведения спиновой динамики в низкотемпературной орторомбической (НТО) фазе, степень замедления спиновых флуктуаций в образцах с НТТ структурой немонотонным образом зависит от концентрации носителей тока. Температурная зависимость ш8/ максимальна в области значений ж, близких к 0.12.

3. Показано, что аномальная спиновая динамика конкурирует со сверхпроводимостью в НТТ фазе Ьа2-х~у8гхЕиуСи04. Сверхпроводимость подавлена в области концентраций стронция, при которых в соединении наблюдается сильная температурная зависимость ал,/. В области концентраций Бг, х > 0.17, где зависимость со8/(Т) существенно менее выражена, наблюдается объемная сверхпроводимость.

4. Экспериментально обнаружено, что в антиферромагнитно упорядоченных образцах Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 с малым уровнем допирования стронцием (0 < х < 0.02) структурный переход в НТТ фазу приводит к коллапсу тонкой структуры спектра ЭПР ионов Ос13+ в одиночную линию. Данный эффект наблюдается в магнитно упорядоченной НТТ фазе при конечной концентрации носителей тока в Си02 плоскостях и коррелирует с наблюдаемым в измерениях статических магнитных свойств сильным ослаблением межплоскостной магнитной связи.

5. Показано, что явление коллапса спектра ЭПР С(13+ свидетельствует о появлении в медь-кислородных плоскостях при переходе в НТТ фазу спиновых флуктуаций на частоте ЭПР, обусловленных движением носителей тока.

На основании результатов диссертационной работы можно высказать следующие суждения о свойствах страйп-корреляций в лантан-стронциевых металлоксидах:

1. Результаты экспериментов ЭПР на образцах Ъа2-х-у8гхЕиуСи04 с большой концентрацией носителей тока (0.08 < х < 0.20) в общих чертах согласуются с моделью пространственного разделения спиновых и зарядовых степеней свободы (страйп модель) в высокотемпературных сверхпроводниках. Однако, согласно данным ЭПР в НТТ фазе допированного европием Ьа2х8гхСи04 статического упорядочения страйп фазы, по-видимому, не происходит, и, скорее всего, система характеризуется наличием медленно флуктуирующих АФ-скоррелированных спиновых доменов, "замерзающих" при понижении температуры по спин-стекольному сценарию.

2. Совместный анализ данных ЭПР и статических магнитных измерений показывает, что в АФ упорядоченном соединении La2-x-ySrxEuyCuC)4 при малых концентрациях носителей (ж < 0.02) тока страйп фаза, по-видимому, не образуется.

Благодарности

Автор искренне благодарен коллективу лаборатории физики перспективных материалов. Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю Катаеву Владиславу Евгеньевичу, а также И.А. Гарифуллину, Г.Б. Тейтельбайму, Ю.И. Таланову, H.H. Гарифьяно-ву, Ю.С. Грезневу, E.JI. Вавиловой, Т.С. Шапошниковой за неоценимую помощь и поддержку при выполнении диссертационной работы.

Список авторской литературы

AI] Kataev V., Rameev B., Validov A., Büchner B., Hücker M., Borowski R. Magnetic properties of Eu doped La2-xSrxCuO4 studied by ESR // Phys. Rev. B.- 1998.- V. 58,- P. 11876-11879.

A2] Kataev V., Validov A., Büchner B., Hücker M., Berg H. ESR Studies of Doped La2CuOA // J.Low Temp.Phys.- 1999,- V. 117.- P. 383387.

A3] Kataev V., Validov A., Hücker M., Berg H., Büchner B. Strong enhancement of spin fluctuations in the LTT phase of antiferromagnetically ordered La2-x-yEuySrxCu04 // J. Phys. -Condens. Matter - 1999.- V. 11.- P. 6571-6579.

A4] Kataev V., Rameev B., Validov A., Büchner B., Hücker M., Pommer J., Borowski R. Magnetism of the LTT phase of Eu doped La2-xSrxCuÖ4 // Abstacts of the Trilateral German-Rusian-Ukrainian Seminar on High Temperature Superconductivity. -Nizhny Novgorod, Russia, September 1997 - P. 46.

A5] Kataev V., Validov A., Büchner B., Hücker M., Berg H. Cu spin dynamics in doped LazCuO^ as revealed ESR // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellscahft. Frühjahrstagung Regensburg, March 2000,- P. 793.

A6] Kataev V., Validov A., Büchner B., Hücker M., Berg H. Cu spin dynamics in doped La,2CuO4 as revealed ESR // Abstracts of the

18th General Conference of the CONDENSED MATTER DIVISION. Montreux, Switzerland, March 2000,- P. 363.

A7] Валидов A.A., Катаев B.E., Büchner В., Hücker М., Berg Н. Магнитные свойства допированного европием La2~xSrxCuO±: исследование методом ЭПР на спиновых метках Gd?+ // Тезисы докладов 32-го Всеросийского совещания по физике низких температур. Казань, Россия, Октябрь 2000.- С. 234.

Заключение

В настоящей работе впервые методом ЭПР на спиновых метках Ос13+ проведено систематическое исследование магнитной динамики в медь-кислородных плоскостях лантан-стронциевого металлоксида Ьа2-х-у8гхЕиуСи04 с различной кристаллографической структурой в широкой области легирования носителями тока.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Валидов, Айдар Азатович, 2000 год

1. Birgeneau R.J., Endoh Y., Kakurai K., Hidaka Y., Murakami T., Kastner M.A., Thurston T.R., Shirane G., Yamada K. Static and dynamic spin fluctuation in superconducting La2-xSrxCuO± // Phys. Rev. B 1989. - V. 39,- R 2868-2871.

2. Thurston T.R., Gehring P.M., Shirane G., Birgeneau R.J., Kastner M.A., Endoh Y., Matsuda M., Yamada K., Kojima H., Tanaka I. Low-energy incommensurate spin excitations in superconducting Lax^Sr^CuOA //■ Phys. Rev. B 1992. - V. 46.- P. 9128-9131.

3. Mason T.E., Aeppli G., Mook H.A. Magnetic dynamics of superconducting Lai^Sr^^CuO^ // Phys. Rev. Lett. 1992. -V. 68,- P. 1414-1417.

4. Matsuda M., Yamada K., Endoh Y., Thurston T.R., Shirane G., Birgeneau R.J., Kastner M.A., Tanaka I., Kojima H. Spin fluctuations in superconducting Lai^Sr^CuO^ // Phys. Rev. B 1994. - V. 49,- P. 6958-6966.

5. Endoh Y., Yamada K., Wakimoto S., Lee C.H., Hosoya S., Birgeneau R.J., Greven M., Kastner M.A., Shirane G. Spin fluctuations in superconducting La2~xSrxCu04 // Physica C 1996. - V. 263.-P. 349-354.

6. Tranquada J.M., Sternlieb B.J., Axe J.D., Nakamura Y., Uchida S. Evidence for stripe correlations of spins and holes in copper oxide superconductors // Nature 1995. - V. 375.- P. 561-563.

7. Tranquada J.M., Axe J.D., Ichikawa N., Nakamura Y., Uchida S., Nachumi B. Neutron-scattering study of stripe-phase order of holes and spins in La1AsNd0ASr0A2CuOA // Phys. Rev. B 1996. - V. 54.-P. 7489-7499.

8. Kastner M.A., Birgeneau R.J. Magnetic, transport, and optical properties of monolayer copper oxides // Rev. Mod. Phys. 1998. -V. 70.- P. 897-904.

9. Poilblanc D., Rice T.M. Charged solitons in the Hartree-Fock approximation to the large-U Hubbard model j/ Phys. Rev. B -1989. V. 39,- P. 9749-9752.

10. Zaanen J., Gunnarsson O. Charged magnetic domain lines and the magnetism of high-Tc oxides // Phys. Rev. B 1989. - V. 40.-P. 7391-7394.

11. Schulz H.J. Incommensurate antiferromagnetism in the two-dimensional Hubbard model // Phys. Rev. Lett. 1990. - V. 64.-P. 1445-1448.

12. Giamarchi T., Lhuillier C. Variation Monte Carlo atudy of incommensurate antiferromagnetic 'phases in the two-dimensional Hubbard model // Phys. Rev. B 1990. - V. 42,- P. 10641-10647.

13. Inui M., Littelwood P.B. Hartree88Fock study of the magnetism in the single88band Hubbard model // Phys. Rev. B 1991. - V. 44.-P. 4415-4422.

14. Littlewood P.B., Zaanen J., Aeppli G. Spin fluctuations in a two-dimensional marginal Fermi-liquid // Phys. Rev. B 1993. - V. 48.-P. 487-498.

15. Urbach J.S., White W.R., Beasley M.R., A.Kapitulnik Specific heat of a superconducting multilayer: 2D fluctuations and 2D-OD crossover // Phys. Rev. Lett. 1992. - V. 69.- P. 2407-2410.

16. Vekic M., White S.R. Gap formation in the density of states for the Holstein model // Phys. Rev. B 1993. - V. 48,- P. 7643-7650.

17. White S.R., Scalapino D.J. Density matrix renormalization group study of the striped phase in the 2D t-J model // Phys. Rev. Lett. -1998. V. 80,- P. 1272-1275.

18. White S.R., Scalapino D.J. Energetics of domain walls in the 2D t-J model // Phys. Rev. Lett. 1998. - V. 81,- P. 3227-3230.

19. Emery V.J., Kivelson S.A., Lin H.Q. Phase separation in the t-J model // Phys. Rev. Lett. 1990. - V. 64,- P. 475-478.

20. Emery V.J., Kivelson S.A. Frustrated electronic phase separation and high-temperature superconductors // Physica C 1993. - V. 209.-P. 597-607.

21. Emery V.J., Kivelson S.A. Collective charge transport in high temperature superconductors // Physica C 1994. - V. 235.- P. 189199.

22. Salkola M.I., Emery V.J., Kivelson S.A. Implications of charge ordering for single-particle properties of high-Tc superconductors // Phys. Rev. Lett. 1996. - V. 77,- P. 155-158.

23. Zachar O., Kivelson S.A., Emery V.J. High-temperature pairing in stripes // Journal of Superconductivity 1997. - V. 10.- P. 373-378.

24. Emery V.J., Kivelson S.A., Zachar O. Spin-gap proximity effect mechanism of high-temperature superconductivity // Phys. Rev. B- 1997. V. 56,- P. 6120-6124.

25. Bednorz J.G., Miiller K.A. Possible high-Tc superconductivity in La-Ba-Cu-0•// Z. Physik B condensed matter - 1986. - V. 64-P. 189-191.

26. Moodenbaugh A.R., Xu Y., Suenaga M., Folkerts T.J., Shelton R.N. Superconducting properties of La2-X BaxCuOA // Phys. Rev. B -1988. V. 38,- P. 4596-4600.

27. Axe J.D., Moudden A.H., Hohlwein D., Cox D.E., Mohanty K.M., Moodenbaugh A.R., Xu Y. Structural phase transformation and superconductivity in La2-xBaxCuO± // Phys. Rev. Lett. 1989.- V. 62,- P. 2751-2754.

28. Sera M., Ando Y., Kondoh S., Fukuda K., Sato M., Watanabe I., Nakashima S., Kumagai K. Transport and magnetic anomalies at the structural transition to the low temperature phase La2-X BaxCuOA // Sol. State Commun. 1989. - V. 69,- P. 851-860.

29. Crawford M.K., Harlow R.L., McCarron E.M., Farneth W.E., Axe J.D., Chou H., Huang Q. Lattice instabilities and the effect of copperoxygen-sheet distortions on superconductivity in doped La^CuO^ // Phys. Rev. B 1991. - V. 44,- P. 7749-7752.

30. Büchner B., Freimuth A., Breuer M., Lang A., Micklitz H., Kampf A.P. Buckling of the CuO2 planes and the electronic properties of doped LaiCuO4 superconductors // Physica C 1994. - V. 235-240,-P. 1227-1229.

31. Büchner B., Breuer M., Schlabitz W., Viack A., Schäfer W., Freimuth A., Kampf A.P. Structure and superconductivity of rare earth doped La2-xSrxCu04: // Physica C 1994. - V. 235-240.- P. 281-284.

32. Büchner B., Breuer M., Freimuth A., Kampf A.P. Critical buckling for the disappearance of superconductivity in rare-earth-doped La2-xSrxCu04 // Phys. Rev. Lett. 1994. - V. 73.- P. 18411844.

33. Büchner B., Breuer M., FYeimuth A., Micklitz H., Schlabitz W., Kampf A.P. Superconducting/Non-Seperconducting Phase Boundary in the Low Temperature Tetragonal Phase of (La,RE)-Sr-Cu-0 // J. Low Temp. Phys. 1994. - V. 95,- P. 285-289.

34. Büchner B., Lang A., Baberski 0., Hücker M., Freimuth A. Transport properties of rare earth doped La2-xSrxCuÖ4 // J. Low Temp. Phys. 1996. - V. 105,- P. 921-926.

35. Moodenbaugh A.R., Lewis L.H., Soman S. Superconductivity of poly crystalline La2-x-yNdySrxCuO± / / Physica C 1997. - V. 290.-P. 98-104.

36. Ostenson J.E., Bud'ko S., Breitwisch M., Finnemore D.K., Ichikawa N., Uchida S. Flux expulsion and reversible magnetization in the stripe phase superconductor LaiA^Nd^AoSr^^CuO^ // Phys. Rev. B 1997. - V. 56.- P. 2820-2825.

37. Hunt A.W., Singer P.M., Thurber K.R, Imai T. 63Cu NQR Measurement of Stripe Order Parameter in La2-xSrxCuO± // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82,- P. 4300-4303.

38. Singer P.M., Hunt A.W., Cederstrom A.F., T.Imai Systematic 63Cu NQR study of the stripe phase in Lai^-xNdoASrxCuO^ for 0.07 < x < 0.25 // Phys. Rev. B 1999. - V. 60.- P. 15345-15355.

39. Curro N.J., Suh B.J., Hammel P.C., Hücker M., Büchner B., Ammerahl U., Revcolevschi A. Inhomogeneous Low Frequency Spin Dynamics in Lai^EuQ^SrQ.lhCuO^ // Phys. Rev. Lett. 1999. -V. 85.-P. 642-645.

40. Suh B.J., Hammel P.C., Hücker M., Büchner B., Ammerahl U., Revcolevschi A. Spin dynamics in the low-temperature tetragonal phase of about 1/8 doped single crystal Lai^Euo^Sro^CuO^ // Phys. Rev. B 2000. - V. 61,- P. R9265-R9268.

41. Teplov M.A., Sakhratov Yu.A., Dooglav A.V., Egorov A.V., Krjukov E.V., Zaitsev O.P. Stripe motion in CuO2 planes of Yi-xPrxBa2Cu307 as seen from the Cu(2) NQR // JETP Lett. -1997. V. 65,- P. 821-827.

42. Teitel'baum G., Vavilova E.L., Büchner B., Luetgemeier H. Electronic phase separation in a low-temperature tetragonla phase oflanthanum-strontium cuprates according to 139La NQR data // JEPT Lett. 1998. - V. 67.- P. 363-366.

43. Vavilova E.L., Kukovitskii E.F., Teitel'baum G.B. The NQR picture of electronic phase separation in the lanthanum-barium cuprates // Physica В 2000. - V. 280,- P. 205-206.

44. Teitel'baum G.B., Büchner В., de Gronckel H. Си NQR Study of the Stripe Phase Local Structure in the Lanthanum Cuprates // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 84,- P. 2949-2952.

45. Теплов M.A., Крюков E.B., Дуглав A.B., Егоров A.B., Мори К. Электронное фазовой расслоение в ТтВа,2Си2,0% // Письма в ЖЭТФ 1996. - Т. 63,- С. 214-220.

46. Теплов М.А., Вагнер Д., Дуглав A.B., Крюков В.Е., Марвин О.Б., Мухамедшин И.Р. Особые свойства сверхдопированных соединений 1-2-3; ЯКР Си(2) и ЯМР Тт в TrnBa<iCu?Px при низких температурах // ЖЭТФ 1996. - Т. 109.- С. 689-705.

47. Куркин H.H., Салихов K.M., Седов Л.Л., Теплов М.А., Жданов Р.Ш. Флуктуации локальных магнитных полей на примесных редкоземельных ионах и Ybz+ в сверхпроводнике Y Ва2СщО^^ // ЖЭТФ 1993. - Т. 103.- С. 1342-1355.

48. Kochelaev B.I., Kan L., Elschner В., Elschner S. Spin dynamics in Еа2-хЗгхСи04+5 doped with Mn as revealed by an ESR study // Phys. Rev. 1994. - V. 49,- P. 13106-13118.

49. Sichelschmidt J., Elaschner В., Loidl A., Kochelaev B.I. EPR study of the dynamic spin susceptibility in heavily doped YBa2Cu^OQ+s // Phys. Rev. В 1995. - V. 51.- P 9199-9203.

50. Ivanshin V.A., Gafurov M.R., Kurkin I.N., Kurzin S.P., Shengelaya A., Keller H., Gutmann M. Electron spin-lattice relaxation of Ers+-ions in Yo,99EromBa2Cu3Ox // Physica С 1998. - V. 307,- P. 6166.

51. Катаев B.E., Куковицкий Е.Ф., Таланов Ю.И., Тейтельбаум Г.Б. Эффекты когерентности в спиновой релаксации лантан-стронциевых керамик // Письма в ЖЭТФ 1988. - Т. 48.-С. 433-436.

52. Kan L., Elschner S., Elschner В. ESR investigation of superconductor-to-metal transition in La2-x-yErySrxCu0^s // Sol. State Commun. 1991. - V. 79.- P. 61-65.

53. Kataev V., Greznev Yu., Teitel'baum G., Breuer M., Knauf N. Coupling constant versus density of states in La2-xSrxCu04 as revealed by EPR of Gd spin probes // Phys. Rev. В 1993. -V. 48,- P. 13042-13046.

54. Rameev В., Kukovitskii E., Kataev V., Teitel'baum G. ESR study of the nature of the anomalous suppression of superconductivity in La2-xBaxCuOA // Physica С 1995. - V. 246,- P. 309-314.

55. Breuer M., Biichner В., Miiller R., Cramm M., Maldonado 0., Freimuth A., Roden В., Borowski R., Heymer В., Wohlleben D.

56. Preparation and characterization of RE doped La2-xSrxCuO± // Physica С 1993. - V. 208,- P. 217-222.

57. Гарифуллин И.А. Электронный парамагнитный резонанс в сверхпроводниках // Дисс. . канд. физ.-мат. наук, Казань, 1976.

58. Альшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп // 1977.

59. Абрагам А., Блини Б. Электронный парамагный резонанс переходных ионов: в 2 т. // М: Мир, 1972.

60. Barnes S.E. Theory of electron spin resonance of magnetic ions in metals // Advances in Physics 1981. - V. 30,- P. 801.

61. Tailor R.H. Electron spin resonance of magnetic ione in metalls:. An experimental review // Advances in Physics 1975. - V. 24.-P. 681-791.

62. Kataev V., Greznev Yu., Kukovitskii E.F., Teitel'baum G., Breuer M., Knauf N. Dependence of Tc on the density of states in La2~xSrxCuOA according to ESR data // JEPT Lett. 1992. -V. 56.- P. 385-388.

63. Рамеев Б.З. ЭПР-исследование взаимосвязи структурных, электронных и магнитных свойств высокотемпературных сверхпроводников RE2CuOA // Дисс. . канд. физ.-мат. наук, Казань, -1996.

64. Korringa J. // Physica 1951. - V. 16.- P. 601.

65. Moriya Toru //J. Phys. Soc. Japan 1963. - V. 18,- P. 516.

66. Hücker Markus Auflau eines Hochfeldmagnetometers und Studium der magnetischen Ordnung in dotiertem La2CuO± // Dissertation, Universität zu Köln, 1999.

67. Nguen Q. // Diplomarbeit, Universität zu Köln, 1995.

68. Aharony A., Birgeneau R. J., Coniglio A., Kastner M. A., Stanley H. E. Magnetic phase diagram and magnetic pairing in doped La2CuOA // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 60,- P. 1330-1333.

69. Moriya Töru New mechanism of anisotropic superexchange interaction // Phys. Rev. Lett. 1960. - V. 4.- P. 228.

70. Coffey D., Rice T.M., Zhang F.C. Dzyaloshinskii-Moriya interaction in the cuprates // Physica B 1991. - V. 44,- P. 10112-10116.

71. Koshibae W., Ohta Y., Maekawa S. Theory of Dzyaloshinsky-Moriya antiferromagnetism in distorted Cu02 and N1O2 planes antiferromagnet // Phys. Rev. B 1994. - V. 50.- P. 3767-3778.

72. Viertiö H.E., Bonesteel N.E. Interplanar coupling and the weak ferromagnetic transition in La2-XNdxCuO^ // Phys. Rev. B 1994. - V. 49.- P. 6088-6099.

73. Stein J., Entin-Wohlman O., Aharony A. Weak ferromagnetism in the low-temperature tetragonal phase of the cuprates // Phys. Rev. B 1996. - V. 53,- P. 775-784.

74. Auerbach A., Arovas D.P. Spin dynamics in the square-lattice antiferromagnet // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 61- P. 617620.

75. Okabe Y., Kikuchi M., Nagi A.D.S. Spin dynamics in the squarelattice antiferromagnet // Phys. Rev. Lett. 1988. - V. 61- P. 29712974.

76. Shamoto S., KiyokuraT., Sato M., Kakurai K., Nakamura Y., Uchida

77. S. Study on magnetic ordering in (La, Nd, Sr)2CuO± // Physica C 1992. - V. 203,- P. 7-15.

78. Keimer B., Birgeneau R.J., Cassanho A., Endoh Y., Greven M., Kastner M.A., Shirane G. Soft phonon behavior and magnetism at the low temperature structural phase transition of Lai^Ndo^CuO^ // Z. Physik B condensed matter - 1993. - V. 91- P. 373-380.

79. Crawford M.K., Harlow R.L., McCarron E.M., Farneth W.E., Herron N., Chou H., Cox D.E. Structural phase transitions and weak ferromagnetism in La2~xNdxCuOA+s // Phys. Rev. B 1993. -V. 47.- P. 11623-11626.

80. Chen C.Y., Birgeneau R.J., Kastner M.A., Preyer N.W., Thio T. Frequency and magnetic-field dependence of the dielectric constant and conductivity of La2CuO±+y // Phys. Rev. B 1991. - V. 43.-P. 392-401.

81. Keimer B., Belk N., Birgeneau R.J., Cassanho A., Chen C.Y., Greven M., Aharony M.A. Kastner A., Endoh Y., Erwin R.W., Shirane

82. G. Magnetic excitations in pure, lightly doped, and weakly metallic La2CuOA // Phys. Rev. B 1992. - V. 46,- P. 14034-14053.

83. Thurston T.R., Birgeneau R.J., Kastner M.A., Preyer N.W., Shirane

84. G., Fujii Y., Yamada K., Kakurai K., Matsuda M., Endoh Y., Hidaka Y., Murakami T. //

85. Chakravarty S., Halperin B.I., Nelson D.R. Two-dimensional quantum Heisenberg antiferromagnet at low temperatures // Phys. Rev. B 1989. - V. 39,- P. 2344-2371.

86. Tyc Stephane, Halperin Bertrand I., Chakravarty Sudip Dynamic properties of a two-dimensional Heisenberg antiferromagnet at low temperatures // Phys. Rev. B 1989. - V. 62.- P. 835-838.

87. Sokol A., Pines D. Toward a unifed magnetic phase diagram of the cuprate superconductors // Phys. Rev. Lett. 1993. - V. 71.-P. 2813-2816.

88. Wagener W., Klau/? H.-H., Hillberg M., de Melo M.A.C., Birke

89. M., Litterst F.J., Büchner B., Micklitz H. Magnetic order in LaiM-xNdxSrQ.isCuOA with 0.30 < x < 0.60 // Phys. Rev. B -1997. V. 55,- P. 14761-14767.

90. Wagener W., Klau/3 H.-H., Hillberg M., de Melo M.A.C., Birke M., Litterst F.J., Büchner B., Micklitz H. ß+SR on1.2-x-yNdxSryCuÖ4i //J. Magnetism Magnetic Materials 1998. - V. 177-181.- P. 545-555.

91. Tranquada J.M., Ichikawa N., Uchida S. Glassy nature of stripe ordering in Lai^xNdQASrxCuOA // Phys. Rev. B 1999. - V. 59-P. 14712-14722.

92. Kastner M.A., Birgeneau R.J., Thurston T.R., Picone P.J., Jenssen

93. H.P., Gabbe D.R., Sato M., Fukuda K., Shamoto S., Endoh Y.,

94. Yamada К., Shirane G. Neutron-scattering study of the transition from antiferromagnetic to weak ferromagnetic order in La2CuO± // Phys. Rev. В 1988. - V. 38,- P. 6636-6640.

95. Tworzydlo J., Osman O.Y., van Duin C.N.A., Zaanen J. Quantum magnetism in the stripe phase: Bond versus site order // Phys. Rev. В 1999. - V. 59.- P. 115-118.

96. Kim Y.J., Birgeneau R.J. Mone Carlo study of the S = | and S = 1 Heisenberg antiferromagnet on a spatially anisotropic square lattice // Phys. Rev. В 2000. - V. 62,- P. 6378-6384.

97. Emery V.J., Kielson S.A., Tranquada J.M. Stripe Phases in High Temperature Supercoductors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1999. - V. 96,- P. 8814-8820.

98. White S.R., Scalapino D.J. Phase separation and stripe formation in 2D t — J model: a comparison of numerical results // cond-mat -1999. V. /9907375.

99. Urban P., Davidov D., Elshner В., Plefka Т., Sperlich G. Narrowing effects in the ESR spectra of Gd in metals: Application to LaSb:Gd // Phys. Rev. В 1975. - V. 12,- P. 72-77.

100. Plefka T. // phys. stat. sol. (b) 1973. - V. 53.- P. КПЗ.

101. Barnes S.E. // Phys. Rev. В 1974. - V. 9,- P. 4789.

102. Cho J.H., Borsa F., Johnston D.C., Torgeson D.R. Spin dynamics in La2-xSrxCuOA (0.02 < x < 0.08) from mLa NQR relaxation: Fluctuations in a finite-length-scale system // Phys. Rev. B 1992.- V. 46.- P. 3179-3183.

103. Chou F.C., Borsa F., Cho J.H., Johnston D.C., Lascialfari A., Torgeson D.R., Ziolo J. Magnetic phase diagram of lightly doped La2~xSrxCuO± from 139La nuclear quadrupole resonance // Phys. Rev. Lett. 1993. - V. 71.- P. 2323-2326.

104. Suh B.J., Hammel P.C., Yoshinari Y., Thompson J.D., Sarrao J.L., Fisk Z. Suppression of antiferromagnetic order by light hole doping in La2Cui-xLixO±: A 139La NQR study // Phys. Rev. Lett. 1998.- V. 81.- P. 2791-2794.

105. Harshman D.R., Aeppli G., Espinosa G.P., Cooper A.S., Remeika J.P., Ansaldo E.J., Riseman T.M., Williams D.LL, Noakes DR., Ellman B., Rosenbaum T.F. Freezing of spin and charge in La2-xSrxCuOA // Phys. Rev. B 1988. - V. 38.- P. 852-855.

106. Cho J.H., Chou F.C., Johnston D.C. Phase separation and finite size scaling in La2-xSrxCuO4+5 0< (x,S) <0.03] // Phys. Rev. Lett. -1993. V. 70.- P. 222-225.