Спектроскопия рентгеновского поглощения высокотемпературных сверхпроводников на основе меди и железа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Иванов Валентин Геннадьевич

• Иванов Валентин Геннадьевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Иванов Валентин Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности локальной кристаллической структуры ВТСП соединений

1.1.1. Общие положения

1.1.2. Локально-чувствительные методы исследования

1.1.3. Низкотемпературные аномалии кристаллической решетки ВТСП соединений

1.1.4. Выявление аномалий при обработке EXAFS-спектров

1.1.5. Корректировка процедуры обработки EXAFS-спектров

1.1.6. Модель колебаний атомов в двухъямном потенциале

1.1.7. Природа двухъямного потенциала

1.1.8. Установление сверхпроводящего состояния посредством колебаний атомов в двухъямном потенциале

1.1.9. Выводы и постановка задачи

1.2. Особенности локальной кристаллической структуры сверхпроводящих халькогенидов железа Fe(TexSe1-x)1-5

1.3. Особенности локальной кристаллической структуры исходного (х=0)

и сверхпроводящего (х=0.11) пниктидов железа LaFe1-xCoxAsO

1.4. Влияние искусственных центров пиннинга на локальную кристаллическую структуру сверхпроводящих MOCVD лент YBa2Cu3O7-s 2-го поколения с диэлектрическими нановключениями BaZrO3

1.5. Локальная нецентросимметричность кристаллической структуры сверхпроводящего Bi2Sr2CaCu2O8+s

1.6. Постановка задач

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

2.1. Спектроскопия рентгеновского поглощения (XAFS)

2.1.1. Общие аспекты поглощения рентгеновского излучения

2.1.2. Протяженная тонкая структура рентгеновского поглощения (EXAFS)

2.1.2.1. Тепловые колебания и гауссово разупорядочение

2.1.2.2. Влияние анизотропии

2.1.2.3. Измерение EXAFS в режиме флюоресценции

2.1.2.4. Схема эксперимента EXAFS

2.1.2.5. Погрешности спектроскопии EXAFS

2.1.2.6. Процедура анализа спектров EXAFS

2.1.2.7. Программа VIPER (Visual Processing in EXAFS

Researches)

2.1.2.8. Анализ спектров EXAFS в случае ангармонизма

ВТСП

2.1.3. Около-краевая структура рентгеновского поглощения

(XANES)

2.1.3.1. Приближение "muffin-tin"

2.2. Рентгеновский магнитный круговой дихроизм (XMCD)

2.2.1. Теоретические основы XMCD

2.2.2. Экспериментальная станция XMCD измерений ID12 ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)

2.2.2.1. Ондуляторы как источники поляризованного излучения

2.2.2.2. Экспериментальная установка для измерений XMCD

в сильных магнитных полях

III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Особенности локальной кристаллической структуры сверхпроводящих халькогенидов железа Fe(TexSe1.x)1-s

3.1.1. Образцы и методики

3.1.2. Результаты и обсуждение

3.1.3. Выводы

3.2. Низкотемпературные аномалии локальной кристаллической структуры исходного (х=0) и сверхпроводящего (х=0.11) пниктидов железа LaFe1-xCoxAsO

3.2.1. Образцы и методики

3.2.2. Результаты и обсуждение

3.2.3. Выводы

3.3. Особенности локальной кристаллической структуры сверхпроводящего YBa2Cu3O7-s с диэлектрическими нановключениями BaZrO3 в MOCVD лентах 2-го поколения

3.3.1. Образцы и методики

3.3.2. Результаты и обсуждение

3.3.3. Выводы

3.4. Исследование методом рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD) особенностей локальной кристаллической структуры сверхпроводящего Bi2Sr2CaCu2O8+s

3.4.1. Образцы и методики

3.4.2. Результаты и обсуждение

3.4.3. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной науки идет в направлении создания и все более глубокого изучения сложных систем. Это в полной мере соответствует и складывающимся тенденциям в физике конденсированного состояния вещества и сверхпроводимости, в частности [1-3]. Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) являются, как правило, многокомпонентными соединениями со сложной кристаллической структурой и сильными электронными корреляциями.

Открытие ВТСП соединений явилось триумфом развития физики сверхпроводимости, однако, по прошествии уже более 30 лет научное сообщество до сих пор не располагает общей микроскопической теорией (подобной теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) для обычных сверхпроводников), удовлетворительно описывающей поведение высокотемпературных сверхпроводников и прогнозирующей новые соединения с радикально повышенной критической температурой сверхпроводящего перехода. Тем не менее, в стремлении обрести «священный грааль» - комнатную сверхпроводимость, устраняющую необходимость использования дорогостоящих систем охлаждения - открыты сотни разнообразных соединений, что спровоцировало необъятное количество интенсивных научных исследований, повлекших вслед за собой нескончаемое число публикаций. Кроме того, исследования, проводимые в данной области, стали спусковым крючком для развития многих специализированных методик анализа твердых тел, с тех пор с успехом применяющихся во многих смежных областях.

Примечательно, что, несмотря на отсутствие общей микроскопической теории (теория БКШ применима только для традиционных сверхпроводников), все наиболее важные ВТСП соединения были обнаружены не в результате случайного комбинаторного поиска, а путем рационального изучения материалов. Поэтому исследования, направленные на изучение особенностей ВТСП

соединений, являются важным шагом к проектированию сверхпроводников, работающих при ещё больших температурах.

Так, с открытием высокотемпературных сверхпроводников - ВТСП купратов [4, 5] и затем соединений на основе железа [6, 7] - стало понятно, что важной особенностью новых ВТСП, однозначно влияющей на формирование условий для перехода в сверхпроводящее состояние, является наличие у них локальных (как статических, так и динамических) неоднородностей [8], нецентросимметричности и несоразмерных параметрам решетки модуляций структуры. Такие особенности нельзя установить посредством использования стандартных методов исследования, таких как рентгеновская дифракция, предоставляющих информацию об усредненной кристаллической структуре. Потребность в альтернативных методах диагностики привела к бурному развитию локально-чувствительных и селективных к отдельным химическим элементам техник, в том числе спектроскопии рентгеновского поглощения (XAFS) [9-13] и рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD) [14]. Требуемая прецизионность проводимых исследований приводит к необходимости использовать рентгеновское излучение высокого качества, а именно: интенсивного, хорошо коллимированного, поляризованного и легко настраиваемого на определенную энергию в широком диапазоне. Излучение с такими характеристиками создается кольцевыми ускорителями электронов высоких энергий - синхротронами, на которых и располагаются экспериментальные станции, специализирующиеся на определенных методах анализа. Данные Mega-Science установки являются очень масштабными и дорогостоящими объектами, что делает их количество по всему миру сильно ограниченным, а возможность проведения экспериментов на них - высоко конкурентной задачей.

Европейский центр синхротронного излучения (ESRF) (рис. 1) - одна из таких установок Mega-Science, финансируемая и эксплуатируемая 19 странами с 1994 года, находится в Гренобле (Франция). Более 40 экспериментальных станций

позволяют порядка 9000 ученым со всего мира ежегодно проводить передовые научные исследования. Накопительное кольцо синхротрона имеет длину 844 м. Энергия электронов составляет 6 ГэВ, ток в кольце может достигать 200 мА и поддерживаться длительное время за счет периодической электронной подкачки. ESRF предназначен для работы в основном в режиме жесткого рентгеновского излучения, его уникальность заключается в том, что он выдает излучение одной из самых высоких яркостей в рабочем диапазоне энергий. Кроме того, ESRF поддерживает свою репутацию постоянным инвестированием средств и улучшением своих экспериментальных линий в ходе технических обновлений. В частности, весь синхротрон в 2019-2020 годах будет проходить крупную программу обновления, включающую в себя полную замену накопительного кольца.

Рис. 1. Европейский центр синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility - ESRF, Гренобль, Франция).

Эксперименты, положенные в основу данного диссертационного исследования, проведены в ходе многочисленных недельных зарубежных командировок на международные Mega-Science установки Европы -синхротронные центры ESRF (European Synchrotron Radiation Facility, Гренобль, Франция) и Max-lab (Microtron Accelerator for X-rays, Лунд, Швеция). Эксперименты проводились на уникальном оборудовании в круглосуточном

режиме измерений в сотрудничестве с учеными из разных стран, в том числе c одним из основоположников данных исследований - Antonio Bianconi [13].

Исследование высокотемпературных сверхпроводников было сосредоточено на широко используемых в прикладных целях ВТСП - купратах (YBa2Cu3O7-s и Bi2Sr2CaCu2O8+s) и соединениях на основе железа (Fe(TexSei-x)i-s и LaFei-xCoxAsO). Данные высокотемпературные сверхпроводники имеют между собой много общего, а также и свои отличительные особенности.

Сверхпроводимость в ВТСП купратах и соединениях на основе железа схожа по своей природе с точки зрения слоистой структуры плоскостей Cu-O и Fe-Pn(Ch). В обоих обсуждаемых классах ВТСП соединений важную роль в образовании сверхпроводящей фазы играет допирование исходных диэлектриков электронами и дырками.

Вместе с тем, в отличие от планарной Cu-O структуры купратов, анионы Pn/Ch располагаются вне плоскости атомов Fe, а допирование может проводится непосредственно в сверхпроводящий слой.

Всё это, включая сосуществование магнетизма и сверхпроводимости, свидетельствует о тесной взаимосвязи этих разных классов ВТСП соединений -купратов и сверхпроводников на основе железа.

Высокотемпературные сверхпроводники характеризуются сильным взаимодействием между электронными, спиновыми и решеточными степенями свободы, а их макроскопические функциональные свойства являются следствием конкуренции этих механизмов. Поэтому знание усредненной кристаллографической структуры оказывается недостаточным для изучения возможных корреляций особенностей структуры с функциональными свойствами данных систем. Для этой цели необходимо знание структуры на локальном атомном уровне. В частном случае сверхпроводников на основе железа знание локальной атомной структуры имеет ещё большее значение ввиду

множественности d-зон Fe, чувствительных к малым атомным смещениям, ведущим к изменению топологии поверхности Ферми [15, 16].

Тесная взаимосвязь локальной структуры и сверхпроводимости является важным фактором, учёт которого может способствовать открытию новых материалов с большими значениями температур перехода в сверхпроводящее состояние Tc. Однако, механизмы корреляции локальных и сверхпроводящих свойств ещё не до конца изучены.

Целью диссертационной работы является установление корреляций особенностей локальной кристаллической структуры и основных макроскопических свойств высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе меди и железа.

В качестве материалов для исследования выбраны наиболее широко используемые на практике ВТСП купраты (YBa2Cu3O7-s и Bi2Sr2CaCu2O8+s) и представители двух семейств сверхпроводников на основе железа - халькогениды Fe(TexSei-x)i-s и пниктиды LaFei-xCoxAsO.

В качестве основных методов исследования выбраны спектроскопия рентгеновского поглощения (X-ray Absorption Fine Structure = XAFS) и рентгеновский магнитный круговой дихроизм (X-ray Magnetic Circular Dichroism = XMCD) с использованием синхротронного излучения.

Анализ современного состояния исследований по изучению особенностей локальной кристаллической структуры высокотемпературных сверхпроводников на основе меди и железа позволил нам сформулировать следующие основные задачи диссертационной работы:

1) Посредством спектроскопии EXAFS с использованием синхротронного

излучения исследовать изменения локального окружения атомов Fe и Se

сверхпроводящих халькогенидов железа FeTexSei-x (x = 0.1, 0.22, 0.49, 0.8, 0.9) при замещении атомов Se на Te. При анализе набранных экспериментальных данных провести корреляцию обнаруженных особенностей локальной кристаллической структуры с зависимостью критической температуры сверхпроводящего перехода Tc.

2) Провести систематическое EXAFS-исследование высококачественных миллиметровых монокристаллов (Ames Laboratory, Iowa State University) сверхпроводящих пниктидов железа LaFe1-xCoxAsO (x=0 и x=0.11), проявляющих важные решеточные эффекты, определяющие макроскопические свойства соединений. Проанализировать измерения поляризационного EXAFS на As ^-крае поглощения для исходного и легированного кобальтом LaFeAsO с целью выявления быстрых локальных колебаний связи As-Fe в двухъямном потенциале, следуя подходу, успешно примененному ранее к другим ангармоническим системам: дырочно и электронно легированным ВТСП купратам [17-25] и висмутатам [26-29]. Оптимизируя моделирование экспериментальных EXAFS-спектров, определить параметры данного двухъямного потенциала и получить информации о динамике связи As-Fe. Изучить влияние на двухъямный потенциал частичного замещения Fe на Co в исходном LaFeAsO, что сможет предоставить дополнительные свидетельства чувствительности сверхпроводимости к локальному смещению атомов.

3) Исследовать особенности локальной кристаллической структуры MOCVD лент 2-го поколения на основе сверхпроводящего YBa2Cu3O?-s (YBCO) с диэлектрическими нановключениями BaZrO3. Посредством спектроскопии XANES проверить, внедряются ли в процессе синтеза MOCVD лент добавки Zr в матрицу YBCO в виде нановключений BaZrO3. Посредством спектроскопии EXAFS исследовать состояние нановключений BaZrO3 и изучить их влияние на локальную кристаллическую структуру матрицы YBCO, в том числе локальное кислородное окружение атомов Cu при

различных концентрациях нановключений. Установить корреляции обнаруженных особенностей с зависимостью критического тока.

4) Посредством XMCD измерений на Cu ^-крае поглощения для сверхпроводящего монокристалла Bi2Sr2CaCu2O8+s (Bi2212) оптимального допирования (Tc=87 К) исследовать локальную нецентросимметричность кристаллической структуры Bi2212.

Спектроскопия рентгеновского поглощения (X-ray Absorption Fine Structure = XAFS) - быстрый (~10-15 с) и селективный по отношению к виду химического элемента метод исследования локальной кристаллической структуры конденсированных сред, основанный на рассеянии возбужденных фотоэлектронов на локальном окружении (~2-6 Â) атома-поглотителя рентгеновского излучения. Протяженная тонкая структура рентгеновского поглощения (Extended X-ray Absorption Fine Structure = EXAFS) позволяет определять расстояния между поглощающим атомом и его ближайшими соседями, соответствующие среднеквадратичные относительные изменения длин связей (факторы Дебая-Валлера) и координационные числа ближайших сфер окружения. Около-краевая структура рентгеновского поглощения (X-ray Absorption Near Edge Structure = XANES), отвечающая процессам многократного рассеяния фотоэлектронов на локальном окружении, селективно зондирует химическое, в том числе валентное, состояние выбранных элементов, а также локальную геометрию их атомного окружения.

Метод рентгеновского магнитного кругового дихроизма (X-ray Magnetic Circular Dichroism = XMCD) позволяет проводить зондирование локальной магнитной структуры исследуемого материала и основан на явлении дихроизма -различии коэффициентов поглощения рентгеновского излучения правой и левой круговой поляризации для материалов, обладающих магнитным упорядочением.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Для поликристаллических сверхпроводящих халькогенидов железа Fe(TexSei-x)i-s измерены температурные EXAFS-спектры на ^-краях поглощения Fe и Se. Анализ полученных данных показал наличие локальной статической структурной неоднородности положений атомов-халькогенов Se и Te в элементарной ячейке кристалла. Выявлено смягчение жёсткости связи Fe-Se, сопровождающее увеличение содержания Te и коррелирующее с зависимостью критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние Tc. Тем самым установлена взаимосвязь локальных особенностей кристаллической структуры халькогенидов железа Fe(TexSei-x)i-5 с их макроскопическими свойствами - сверхпроводимостью.

2. Для монокристаллических пниктидов железа LaFe ixCoxAsO (исходного диэлектрического х=0 и легированного Co сверхпроводящего х=0.11) измерены температурные EXAFS-спектры на ^-крае поглощения As. Анализ полученных данных выявил наличие аномальной локальной динамической неоднородности длины связи As-Fe при 60 и 150 К, коррелирующей с особенностями, наблюдаемыми на зависимостях таких макроскопических параметров, как электрическое сопротивление, коэффициент теплового расширения и магнитная восприимчивость. Моделирование динамики связи As-Fe было проведено в модели колебания атомов в двухъямном потенциале, следуя подходу, успешно применяемому для других ВТСП соединений - купратов и висмутатов. В ходе проведенного расчета получены двухъямные потенциалы и соответствующие функции парного распределения атомов (PDF), демонстрирующие ненулевую вероятность обнаружения атомов в области потенциального барьера. На основе этих результатов определены температурные зависимости межъямного расстояния (~0.1 Á) и частоты подбарьерного туннелирования (~3-7 ТГц), в поведении которых также отмечаются аномалии, связываемые с появлением волны зарядовой

плотности (Charge Density Wave = CDW) при 60 К для сверхпроводника и появлением волны спиновой плотности (Spin Density Wave = SDW) при 150 К для исходного соединения. Тем самым установлена взаимосвязь динамических искажений локальной кристаллической структуры пниктидов железа LaFe1-xCoxAsO (х=0 и х=0.11) с их макроскопическими характеристиками.

3. Для промышленных (производства SuperOx Ltd.) сверхпроводящих MOCVD лент 2-го поколения на основе ВТСП купрата YBa?Cu3O7-s с диэлектрическими нановключениями BaZrOi, играющими роль центров пиннинга, измерены температурные XAFS-спектры на K-краях поглощения Zr и Cu. Анализ полученных данных в совокупности с электротранспортными измерениями критической плотности сверхпроводящего тока показал, что наиболее эффективными с точки зрения пиннинга вихрей магнитного потока являются деформированные нановключения BaZrO3 концентрации 5 мол.%, которым также соответствуют максимальные значения жёсткости и локального статического порядка связей Cu-O матрицы YBa2Cu3O7-s. Тем самым установлена корреляция локально-структурных особенностей MOCVD лент YBa2Cu3O7-s (+BaZrO3) с макроскопическими характеристиками их сверхпроводящих свойств.

4. Для монокристаллического ВТСП купрата BbSr^CaCu^Og+s измерены температурные XMCD-спектры на K-крае поглощения Cu. Анализ полученных данных выявил наличие ненулевого магнитного сигнала, свидетельствующего о слабом ферромагнетизме между плоскостями CuO2 ВТСП купрата. Ab-initio моделирование спектров продемонстрировало, что подобное магнитное поведение характерно только для локально нецентросимметричной кристаллической структуры пространственной группы Bb2b. Таким образом, получено первое экспериментальное

доказательство нарушения центросимметричности локальной структуры

сверхпроводящего Bi2Sr2CaCu2O8+5.

Научная и практическая ценность.

Полученные результаты востребованы для построения теоретических моделей, описывающих корреляции локальной кристаллической структуры, сверхпроводимости и магнетизма в исследованных ВТСП соединениях, а также для проектирования новых сверхпроводников с заданными свойствами. Кроме того, полученные результаты исследования промышленных ВТСП-лент 2-го поколения представляют прикладной интерес и могут способствовать дальнейшему повышению их характеристик.

Достоверность научных результатов.

Обеспечивается корректной постановкой изучаемых задач и их физической обоснованностью, уникальностью использованных методик и сравнением с теоретическими и экспериментальными результатами других авторов.

Личный вклад соискателя.

Автор лично проводил измерения температурных зависимостей ЕХА^, XANES и XMCD спектров исследуемых соединений на экспериментальных станциях ВМ23 и ГО12 синхротронного центра ESRF (Гренобль, Франция) и 1811 синхротронного центра МАХ-1аЬ (Лунд, Швеция), а также последующую обработку, компьютерное моделирование и анализ полученных спектров. Постановка задач исследования, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнена совместно с руководителем и соавторами опубликованных работ.

Публикации.

По результатам проведенного диссертационного исследования опубликовано 6 статей [30-35] в рецензируемых международных научных журналах, включенных в перечень ВАК и индексируемых международными базами данных Scopus и Web-of-Science. Опубликованные статьи имеют цитирования сторонних иностранных научных коллективов, что свидетельствует о значимости полученных результатов проведенных фундаментальных исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектроскопия рентгеновского поглощения высокотемпературных сверхпроводников на основе меди и железа»

Апробация работы.

Результаты проведенных исследований доложены на 9 международных и национальных конференциях [36-44]:

> «Лазерные, плазменные исследования и технологии», 2015-2018 гг. (Москва, НИЯУ МИФИ) [37, 39, 40, 44];

> XII Курчатовская молодежная научная школа, 2014 г. (Москва, НИЦ «Курчатовский институт») [36];

> Молодежная научная школа «Синхротронные и нейтронные исследования», 2015 г. (Москва, НИЦ «Курчатовский институт») [38];

> Московский международный симпозиум по магнетизму, 2017 г. (Москва, физический факультет МГУ) [41];

> Первый Российский кристаллографический конгресс: «От конвергенции наук к природоподобным технологиям», 2016 г. (Москва, ВДНХ, павильон №75) [42];

> Международная конференция «Superstripes», 2017 г. (Италия, о. Искья) [43]. Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и библиографического списка из 170 наименований. Общий объем текста составляет 157 страниц, включая 56 рисунков и 4 таблицы. Нумерация ссылок на

литературу - сквозная по всему тексту, рисунков, формул и таблиц -индексирована соответственно номерам разделов и глав.

Первый раздел - обзор литературы по теме исследования, охватывающий основные концепции физики высокотемпературной сверхпроводимости. Кратко введено понятие высокотемпературной сверхпроводимости, обсуждена роль локальных структурных искажений в ВТСП соединениях и их связь со сверхпроводимостью. Далее представлена необходимая информация по ВТСП купратам и сверхпроводникам на основе железа. Приведен обзор их структурных и функциональных свойств, включены только самые важные экспериментальные и теоретические результаты, которые помогают понять феноменологию данных классов ВТСП соединений. На основе проведенного анализа литературных данных выбраны ВТСП соединения для изучения и сформулированы научные задачи диссертационного исследования.

Второй раздел посвящен описанию экспериментальных методик, примененных в ходе выполнения диссертационной работы для исследования локальной структуры ВТСП соединений - спектроскопии рентгеновского поглощения (XAFS) и рентгеновскому магнитному круговому дихроизму (XMCD). В данном разделе объясняются теоретические принципы и экспериментальные особенности этих методик, а также приводятся методы анализа получаемых посредством них данных [9-14].

В третьем разделе собрано описание проведенных экспериментальных исследований, представлены полученные экспериментальные результаты, их обработка, анализ и обсуждение, приведены выводы. Главы 1 и 2 данного раздела посвящены сверхпроводникам на основе железа (Fe(TexSel-x)l-s и LaFel-xCoxAsO), главы 3 и 4 - ВТСП купратам (YBa2CuзO7-s и Bi2Sr2CaCu2O8+s).

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности локальной кристаллической структуры ВТСП соединений

1.1.1. Общие положения

Атомная структура ВТСП купратов и соединений на основе железа подробно изучена различными методами, их кристаллографическая структура хорошо установлена. С другой стороны, существует ряд экспериментальных результатов, которые показывают, что кристаллографическая структура представляет собой усредненную атомную структуру, при этом на нано-масштабе фактическое положение атомов оказывается слегка отклоненным от кристаллографического положения, что отражает локальное искажение решетки.

Структурные искажения могут возникать из-за различных дефектов. Многие ВТСП представляют собой легированные соединения, в которых эквивалентные кристаллографические положения атомов заняты различными химическими элементами. Разница в размерах замещающих элементов может вызывать локальные структурные искажения вокруг них. Также к искажениям могут приводить решеточные дефекты. Однако размеры и симметрия искажений, наблюдаемых в ВТСП соединениях, свидетельствуют о том, что во многих случаях они обусловлены не только причинами подобного типа. Некоторые из них вовсе не поддаются объяснению исходя из обычных соображений кристаллической химии.

Кроме того, многие из этих искажений оказываются динамическими, а не статическими, при этом их динамика заметно меняется при переходе в сверхпроводящее состояние. Поэтому они, по-видимому, относятся к недавно обнаруженной группе явлений, так называемым решеточным аномалиям, которые указывают на специфическую роль решетки в образовании сверхпроводящего

состояния. Другими словами, возможно, что эти локальные искажения либо активно участвуют в высокотемпературной сверхпроводимости, либо, по крайней мере, являются отражением взаимодействия, участвующего в образовании куперовских пар.

Для обнаружения данных локальных структурных искажений обычные кристаллографические методы оказываются малопригодны. Определяя лишь усредненные отклонения атомов от кристаллографического положения ввиду тепловых колебаний, они не могут обеспечить адекватного описания локальных искажений, поскольку при измерениях предполагается периодичность структуры и, следовательно, полностью игнорируются атомные корреляции ближнего порядка. Поэтому, для изучения локальных структурных и электронных искажений необходимо применять локально-чувствительные методы, такие как EXAFS-спектроскопия (протяженная тонкая структура рентгеновского поглощения) и PDF-анализ (парная функция распределения атомов).

1.1.2. Локально-чувствительные методы исследования

Существует несколько экспериментальных методов, предоставляющих информацию о локальной структуре вещества. Среди них EXAFS и PDF дают наиболее непосредственное свидетельство локальных искажений решетки. Прямая визуализация решетки с помощью электронной дифракции является другим локальным методом, однако усреднение по толщине образца (обычно около 200 А или более) во многом скрывает локальные вариации.

Наиболее прямым методом исследования локальной структуры является EXAFS - элементно-селективный метод, предоставляющий информацию о локальном распределении атомов вокруг конкретного химического элемента в сложных соединениях. Это хорошо зарекомендовавший себя инструмент, широко применяемый во многих областях физики, химии и биологии. Метод основан на анализе процессов рассеяния возбужденных рентгеновским излучением фотоэлектронов на ближайшем окружении поглощающих атомов [9].

Спектроскопия ЕХА^ стала мощным инструментом благодаря появлению источников поляризованного рентгеновского излучения высокой яркости -синхротронов. В сочетании с новейшими техническими достижениями ЕХА^ является уникальным методом изучения локальных структурных искажений и позволяет определять количественно локальные смещения атомов, а также их динамику, являясь быстрым (время возбуждения фотоэлектрона рентгеновским квантом составляет ~10-15 с) и локальным (~2-6 А) методом [9].

EXAFS основан на эффектах рассеяния и интерференции фотоэлектронов, возбуждаемых в образце рентгеновским излучением. Поскольку электроны сильно рассеиваются атомами, EXAFS является очень чувствительным методом зондирования локальной структуры. К сожалению, именно потому, что электроны сильно рассеиваются, фазовый сдвиг оказывается значительным, а интенсивность многократного рассеяния велика. Это усложняет анализ данных и делает его неоднозначным. При этом аккуратный анализ EXAFS-спектров дает ценную информацию о локальной структуре.

В последнее время метод EXAFS используется для изучения различных локально разупорядоченных кристаллических твердых тел, включая ВТСП, для изучения которых применение обычных кристаллографических методов оказывается недостаточным. Долгое время точность EXAFS ограничивалась малой длиной набираемого спектра (диапазоном волнового числа £). Однако появление современных источников синхротронного излучения значительно увеличило качество измерений. Это позволило установить наличие ангармонических смещений атомов кислорода в ВТСП купратах [45].

1.1.3. Низкотемпературные аномалии кристаллической решетки ВТСП соединений

Во многих работах по EXAFS спектроскопии сообщается о наблюдении низкотемпературных аномалий структуры Си02 плоскости [46-51], которые изначально интерпретировались посредством концепции статической страйповой

структуры (рис. 1.1) - низкотемпературной фазы, состоящей из двух нано-размерных фаз размером ~8 и ~16 А, в первой из которых - фазе ф) - атомы кислорода смещены, а во второй - фазе (и) - находятся на своих равновесных кристаллографических позициях [46]. Однако, после того, как эксперименты по нейтронной дифракции, проведенные на высококачественных сверхпроводящих монокристаллах [52, 53], опровергли факт появления статических страйпов, аномалии локальной структуры стали объяснять динамическими искажениями, такими как динамические страйпы [54, 55], а также аномальными колебаниями ионов кислорода в двухъямном [47, 49] потенциале.

Рис. 1.1. Изображение страйповой структуры в купратных ВТСП. Страйпы (полосы) представляют собой области искаженных ф) и неискаженных (и) октаэдров СиОб. Ширина D-полос составляет W~8 А, и-полос - L~16 А, период страйповой сверхрешетки X=W+L [46].

1.1.4. Выявление аномалий при обработке EXAFS-спектров

В ходе обработки EXAFS-спектров для сверхпроводящего Lal.895Sroлo5CuO4 [49, 51] (и других ВТСП оксидов: YBa2CuзO7-5 [17-21], Ш^зСеолзСиО« [22-25], LaL85Sroл5CuO4 [23-25], Вао.бКиВЮз [23, 26-28] и BaPb0.25Bi0.75O3 [29]) обнаруживается, что на фурье-преобразовании EXAFS-осцилляций амплитуда

максимума, отвечающего связи Си-0 (ВьО), зависит от температуры немонотонно, что приводит к аномальному возрастанию фактора Дебая-Валлера (среднеквадратичного отклонения от среднего межатомного расстояния) связи Си-0 (ВьО) при низких температурах, рассчитанному в гармоническом приближении (рис. 1.2).

R (А) т (К)

Рис. 1.2. Слева: Фурье-преобразование ЕХА^-осцилляций (Х&2) для LaL895Sroлo5CuO4, демонстрирующее аномальную температурную зависимость амплитуды первого пика связи Си-0 [49]. Справа: Аномальная температурная зависимость фактора Дебая-Валлера связи Си-0 для Lal.895Sroлo5Cu04, полученная исходя из гармонической модели колебаний атомов связи [51].

С открытием высокотемпературной сверхпроводимости в соединениях на основе железа [6, 7] стали появляться свидетельства наблюдений в них подобных же EXAFS-аномалий [56-58], что и в ВТСП оксидах. Так, в работе [56] представлены результаты измерений EXAFS на ^-краях поглощения Fe и As для LaFeAsO0.93F0.07, демонстрирующие локальные флуктуации решетки FeAs выше Tc, аналогичные наблюдаемым в купратных ВТСП. Так, температурная зависимость фактора Дебая-Валлера связи Fe-As аналогична наблюдаемой в купратных сверхпроводниках для связи Cu-O. Значительный рост температурной зависимости o2Fe-As в LaFeAsO0.93F0.07 [56] (или olu-o в Lai.85Sro.io5CuO4 [49, 51])

происходит при характерной температуре соответствующей открытию

псевдощели в ВТСП пниктидах и купратах (рис. 1.3).

0,1 0 0,1 02 электроны дырки

Рис. 1.3. Фазовая диаграмма ВТСП купратов [59].

Увеличение фактора Дебая-Валлера продолжается до внезапного падения, происходящего при температуре сверхпроводящего перехода. Зависимости факторов Дебая-Валлера от нормированной температуры ( T/T°cnset ) (рис. 1.4) демонстрируют схожее поведение в пниктидах и купратах, что указывает на важность решеточных эффектов в обеих системах. Рис. 1.4. Температурная зависимость фактора Дебая-Валлера связи Fe-As для LaFeAsO0.93F0.07 (квадраты) и LaFeAsO (кружки), полученные из EXAFS-спектров на ^-краях поглощения Fe (красный) и As (зеленый). Вставка: увеличенный вид аномального поведения факторов Дебая-Валлера при низких температурах (<100 К) для LaFeAsO0.93F0.07 и La1.85Sr0.15CuO4, построенных в зависимости от нормированной температуры (T/Tconset) [56].

1.1.5. Корректировка процедуры обработки EXAFS-спектров

Рост величины фактора Дебая-Валлера при уменьшении температуры должен интерпретироваться как рост амплитуды тепловых колебаний, что в корне противоречит гармонической модели Эйнштейна. Данное противоречие связано с неправомерным применением гармонического анализа EXAFS-спектров к заведомо ангармоническим системам. Гармоническое описание EXAFS-функции в соответствии с формулой (1.1) становится некорректным при отклонении парной функции распределения атомов (Pair Distribution Function = PDF) от гауссовой формы.

X (k )=S 01 N} M sin [ 2 krj + ф} (k)] exp (-2 ojk2) , (1.1)

} kr}

где k=^2 me ¡H2 (E-Eth) - волновое число фотоэлектрона, относящееся к порогу ионизации Eth, r - радиус j-ой сферы; о2 - фактор Дебая-Валлера (среднеквадратичное отклонение от среднего межатомного расстояния); Nj -координационное число j-ой сферы; S20 - поправочный коэффициент, учитывающий многоэлектронные эффекты; f(k) и ф/k) - амплитуды и фазы обратного рассеяния, рассчитываемые ab-initio в программе FEFF [60].

Отклонение PDF от гауссовой формы наблюдается для ВТСП как в EXAFS исследованиях [47] (рис. 1.5), так и в экспериментах по неупругому рассеянию нейтронов [61].

L La2Cu04.i :

А, 30 к

; \ 55 К

^200 к

1.7 1.8 1.9 2 2.1

R(A)

Рис. 1.5. Парная функция распределения атомов (PDF) связи Cu-O при температурах выше (200 К) и ниже (30, 55 К) проявления аномалии локальной структуры в La2CuO4.i [47].

Очевидное противоречие с гармоническим законом приводит к необходимости проведения корректировки процедуры обработки EXAFS-спектров ВТСП соединений в соответствии с общей формулой:

да

X(k)=S21 Z|f„(k)|J gaß(r) sin[2kr + фа(k)]/r2dr , (1.2)

k a 0

где gaß(r)=NX ^n(r)| exp(-En/kT)/Xexp(-En/kT) - парная функция распределения

n n

(PDF) атомов а вокруг ß; En и ¥n - n-ый энергетический уровень и волновая функция модельного потенциала, полученные в результате численного решения стационарного уравнения Шредингера для частицы с приведенной массой атомной пары a-ß.

Моделирование EXAFS-функции осуществляется в соответствии с формулой (1.2) в результате её подгонки к экспериментальной зависимости методом наименьших квадратов в программных пакетах VIPER (Visual Processing in EXAFS Researches) [62] и IFefflt [63].

1.1.6. Модель колебаний атомов в двухъямном потенциале

В качестве потенциала колебаний атомов, моделирующего ангармоническое поведение ВТСП соединений при низких температурах, хорошо подходит двухъямный потенциал.

Для построения двухъямного потенциала используется приближение с одинаковыми параболическими формами потенциала для каждой ямы (Ui=Ki(r-ri)2/2 и U2=K2(r-r2)2/2), соединенными непрерывно. Количество ионов, осциллирующих в двухъямном потенциале, определяется количеством допирующих дырок или электронов. Остальные ионы осциллируют в обычном гармоническом потенциале.

На рис. 1.6 приведена форма двухъямного потенциала вместе с энергетическими уровнями. Отметим, что существует высокая вероятность туннелирования ионов между ямами потенциала с частотой Юо=ЕгЕо, определяемой высотой U и шириной d потенциального барьера.

А

Рис. 1.6. Двухъямный потенциал и его характеристики.

Локальные динамические неоднородности ВТСП были интерпретированы колебаниями кислорода в двухъямном потенциале для купратов YBa2CuзO7-5 [1721], Ш1.85Сео.15Си04-5 [22-25], Lal.85Sroл5CuO4 [23-25] и висмутатов Вао.бКыВЮз [23, 26-28], BaPb0.25Bi0.75O3 [29].

В работе [19, 21] на примере ТВа2Сиз07-5 было установлено, что в области структурной аномалии частота межъямного туннелирования возрастает (рис. 1.7).

О ю м 30 40 50 60 70 во 90 100 НО

Температура (К)

Рис. 1.7. Температурная зависимость частоты туннелирования ионов кислорода в двухъямном потенциале на примере YBa2Cu3O?-s [19, 21].

Существование двухъямного потенциала также подтверждается наблюдениями аномальной дисперсии продольных оптических фононов вдоль направления (100) с помощью неупругого рассеяния нейтронов для Lai.85Sro.i5CuO4 [64, 65] и Ndi.85Ceo.i5CuO4-5 [66, 67].

т

200

Присутствие двухъямного потенциала в ВТСП купратах в ряде теоретических ангармонических моделей рассматривается с позиций повышения константы электрон-фононного взаимодействия и обеспечения эффективного притяжения между носителями [68-70]. Другой взгляд представлен в работах [7173], в которых роль аномальных колебаний ионов кислорода сводится к обеспечению корреляции фаз при движении волны зарядовой плотности в сверхпроводящей плоскости Си02.

1.1.7. Природа двухъямного потенциала

Причиной появления двухъямного потенциала колебаний части кислородных ионов в сверхпроводящих висмутатах Ва0.6К0.4ВЮ3 [23, 26-28] и BaPb0.25Bi0.75O3 [29] является различие жёсткости связей ВьО соседних октаэдрических комплексов ВЮ6, обусловленное их различным электронным заполнением.

Аналогичное утверждение также справедливо и касательно жёсткости связей Си-0 в ВТСП купратах, например, LaL85Sroл5CuO4 (р-типа), содержащего октаэдрические комплексы СиОб [23-25], и №о5Сеол5Си04-8 (п-типа) с квадратными комплексами Си04 [22-25].

Поскольку комплексы с различным электронным заполнением различаются жёсткостью связей, колебания объединяющего их иона оказывается ангармоническим, потенциал колебаний несимметричен, а положение равновесия смещено в сторону более жёсткой связи.

При динамическом обмене комплексы меняются местами и положение равновесия осциллирует между соседними комплексами. Такие колебания удобно описывать двухъямным потенциалом, а туннелирование иона между ямами обусловлено динамическим обменом заряда между комплексами (рис. 1.8). Частота обмена заряда между комплексами определяет частоту ю0 туннелирования ионов между ямами потенциала.

Рис. 1.8. Природа возникновения двухъямного потенциала колебаний ионов кислорода в ВТСП купратах и висмутатах [25].

По анологии с ВТСП купратами и висмутатами для объяснения низкотемпературных аномалий в ВТСП пниктидах также предлагается модель колебаний атомов в двухъямном потенциале. На рис. 1.9 показаны два возможных вида искажений тетраэдрических комплексов FeAs в LaFeAsO0.93F0.07 [56]. В первом случае все четыре связи Fe-As одного тетраэдра удлиняются, а соседнего -укорачиваются. Во втором случае, напротив, в каждом тетраэдре происходит как удлинение, так и укорочение связей Fe-As. Предложенные виды искажений аналогичны дыхательной и Q2 модам колебаний, наблюдаемым в ВТСП купратах и висмутатах.

Рис. 1.9. Два возможных вида искажений тетраэдрических комплексов FeAs в LaFeAsO0.93F0.07 [56] (в углах тетраэдров располагаются атомы As, стрелками показаны направления их смещения).

1.1.8. Установление сверхпроводящего состояния посредством колебаний атомов в двухъямном потенциале

Туннелирование в двухъямном потенциале непосредственно связано с движением локальных пар между соседними комплексами, поэтому при Т<Тс можно говорить об установлении низкотемпературного когерентного состояния, определяющего сверхпроводящие свойства. Когда температура поднимается выше критической, корреляция фаз колебаний ионов нарушается, фазовая когерентность движения локальных пар разрушается и сверхпроводимость исчезает [25].

1.1.9. Выводы и постановка задачи

Различные экспериментальные наблюдения локальной структуры решетки и обусловленных ею свойств ВТСП соединений показывают, что общими для высокотемпературных сверхпроводников являются следующие две особенности, важные для обеспечения механизма сверхпроводимости:

1) Положения атомов локально отклонены от их позиций в усредненной кристаллографической структуре;

2) Некоторые особенности локальной структуры очень чувствительны к началу перехода в сверхпроводящее состояние.

Локально-структурные методы, такие как ЕХА^, обнаруживают данные особенности и убедительно демонстрируют, что так называемые аномалии решетки обусловлены вариацией локальных смещений атомов. Более того, эти смещения не являются случайными, а сильно коррелированы с образованием сверхпроводящей фазы.

Аномальный рост фактора Дебая-Валлера при низких температурах по данным ЕХА^ спектроскопии наблюдается практически для всех ВТСП соединений, являясь их характерной особенностью. Для ВТСП купратов и висмутатов данные аномалии успешно объясняются в рамках модели колебаний ионов кислорода в двухъямном потенциале [17-29]. Предполагается, что ЕХА^-аномалии, наблюдаемые в сверхпроводниках на основе железа, по аналогии могут

также описываться двухъямным потенциалом [56]. Для проверки этого утверждения необходимо проведение соответствующих расчетов ЕХА^-спектров, что является одной из задач данного диссертационного исследования.

1.2. Особенности локальной кристаллической структуры сверхпроводящих халькогенидов железа Fe(TexSel-x)l-8

Халькогениды железа FeSe, подобно ВТСП купратам, имеют слоистую кристаллическую структуру и отличаются наиболее простой тетрагональной структурой типа РЬО среди всех высокотемпературных сверхпроводников на основе железа [7, 74] (рис. 1.10). В отличие от других ВТСП на основе железа халькогениды не содержат промежуточных атомных слоев, служащих донорами свободных носителей заряда. Их источником становится небольшой дефицит атомов-халькогенов FeChl-s (ОД = S, Se, Те; 0<5<0.18) или избыток железа, причем минимальное значение нестехиометричности 5, приводящее к полному подавлению сверхпроводимости, определяется условиями синтеза образцов [75].

Рис. 1.10. Кристаллическая структура FeSe [7].

Относительно простая структура халькогенидов железа определяет их существенные преимущества при исследовании связи структурных особенностей и макроскопических (сверхпроводящих) свойств. Кроме того, недавно было заявлено о получении методом молекулярно-лучевой эпитаксии ультратонких пленок FeSe толщиной в один монослой на диэлектрических и проводящих

подложках SrTiO3 (001), в которых из-за размерных эффектов критическая температура многократно возрастает в сравнении со значением, характерным для объемных образцов FeSe (~8 К) [7], и достигает рекордных для ВТСП на основе железа значений Tc~109 К [76-78]. Одновременно с ростом Tc наблюдается и значительный рост критического тока Ic, что существенно расширяет область потенциального применения сверхпроводящих халькогенидов железа при температурах выше азотной.

В дополнение к данным дифракции, важную информацию о локальном окружении атомов получают с помощью локально-чувствительного метода -спектроскопии рентгеновского поглощения (EXAFS). Так, EXAFS-спектроскопия позволила установить неоднородность положения Se и Te в решетке халькогенидов железа FeTexSei-x (х=0 и х=0.5 [79]; х=0.75 [80]). Кроме того, с особенностями локальной электронной и атомной структуры связаны макроскопические свойства веществ, например, поведение критической температуры сверхпроводимости Tc сверхпроводящего FeSe при изменении внешнего давления [81].

При этом, недостаточное, на наш взгляд, внимание уделялось исследованию процесса подавления сверхпроводимости в халькогенидах при переходе от FeSe к FeTe при постепенном замещении атомов Se на Te.

1.3. Особенности локальной кристаллической структуры исходного (л=0) и сверхпроводящего (л=0.11) пниктидов железа LaFel-xC0xAsO

Легированный фтором LaFeAsO [6] (рис. 1.11) - первый открытый сверхпроводник на основе железа.

Рис. 1.11. Кристаллическая структура LaFeAsO [6].

Важной особенностью данного класса соединений является сосуществование магнетизма и сверхпроводимости в непосредственной близости на фазовой диаграмме и их взаимовлияние [82]. Магнетизм в этих соединениях вызывает большой теоретический интерес [83-85].

Магнитный и сверхпроводящий переходы имеют прямую корреляцию с изменениями плотности электронных состояний, которые в свою очередь вызваны тонкими структурными изменениями, во многих случаях непосредственно наблюдаемыми в качестве аномалий факторов Дебая-Валлера атомных связей. Для обнаружения таких аномалий требуется проведение систематических исследований локальной структуры материалов. EXAFS [56, 86, 87] и изучение рентгеновского PDF [88] дали некоторую важную информацию о локальной

структуре сверхпроводников на основе железа, однако недостаток высококачественных монокристаллов явился ограничением для этих исследований.

Наблюдается рост количества свидетельств в пользу того, что отклонение локальной структуры от усредненной является общей особенностью высокотемпературных сверхпроводников, проявляющейся в зарядовых, решеточных и спиновых неоднородностях [89-93]. Однако, для системы 1111 REFeAsO (RE = La, Nd, Sm) собрано всё ещё недостаточно информации о локальных колебаниях решетки. Для их экспериментального исследования необходимы монокристаллы высокого качества, недавно ставшие доступными [94, 95].

Поляризационный K-As EXAFS на системе 1111 дает мгновенную функцию парного распределения атомов Fe вокруг As. EXAFS - это интерференционная картина рассеяния испущенного As фотоэлектрона на соседних атомах Fe во временном интервале 10-15 с и пространственном масштабе 0.5 нм [9].

1.4. Влияние искусственных центров пиннинга на локальную кристаллическую структуру сверхпроводящих MOCVD лент УБа2Сиз07-8 2-го поколения с диэлектрическими нановключениями Ба7г0з

В последние годы достигнут впечатляющий прогресс в технологии производства длинных ВТСП-проводов. Разработан новый тип проводов - так называемые ВТСП-ленты 2-го поколения (2G), содержащие тонкий (0.5-2 мкм) сверхпроводящий слой YBa2CuзO7-5 (YBCO) или его редкоземельных гомологов (GdBCO и SmBCO) [96] (рис. 1.12). Эти материалы очень интересны для электротехники и электрогенерации, т. к. они уже доказали свое преимущество в производстве сверхпроводящих кабелей, моторов, генераторов, токоограничителей и другого электрооборудования. Они являются столь же многообещающими и в сфере создания сильных магнитных полей. Эффективность ВТСП-проводов 2-го поколения в вышеупомянутых и многих других устройствах непосредственно определяется критической плотностью сверхпроводящего тока и его стабильностью в магнитном поле. Одним из доступных методов достижения высоких значений Jc является введение дефектов, усиливающих пиннинг вихрей. Это может быть сделано искусственно путем облучения пленок высокоэнергетичными ионами или введением высокодисперсных несверхпроводящих включений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванов Валентин Геннадьевич, 2019 год

БИБЛИОГРАФИЯ

1) P. Mangin, R. Kahn, "Superconductivity: An introduction", Springer International Publishing (2017).

2) A.C. Rose-Innes, E.H. Rhoderick, "Introduction to Superconductivity", Pergamon Press (1978).

3) H. Rogalla, P.H. Kes, "100 years of superconductivity", Taylor & Francis (2011).

4) J.G. Bednorz and K.A. Müller, "Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O System", Z. Phys. B: Condens. Matter 64, 189 (1986).

5) M.K. Wu, J.R. Ashburn, C.J. Torng, P.H. Hor, R.L. Meng, L. Gao, Z.J. Huang, Y.Q. Wang, and C.W. Chu, "Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure", Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987).

6) Y. Kamihara, T. Watanabe, M. Hirano, H. Hosono, "Iron-Based Layered Superconductor La[O1-xFx]FeAs (x=0.05-0.12) with Tc=26 K", J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008).

7) F.-C. Hsu, J.-Y. Luo, K.-W. Yeh, T.-K. Chen, T.-W. Huang, P.M. Wu, Y.-C. Lee, Y.-L. Huang, Y.-Y. Chu, D.-C. Yan, and M.-K. Wu, "Superconductivity in the PbO-type structure a-FeSe", Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 105, 14262 (2008).

8) T. Egami and S.J.L. Billinge, "Lattice Effects In High Temperature Superconductors", Progress in Materials Science 38, 359 (1994).

9) D.C. Koningsberger & R. Prins, "X-ray absorption: principles, applications, techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES", Wiley, New York (1988).

10) S. Calvin, "XAFS for Everyone", CRC Press (2013).

11) G. Bunker, "Introduction to XAFS: A Practical Guide to X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy", Cambridge University Press (2010).

12)M. Newville, "Fundamentals of XAFS", Reviews in Mineralogy & Geochemistry 78, 33 (2014).

13) A. Bianconi, L. Incoccia, S. Stipcich, "EXAFS and near edge structure", Springer, Berlin, Heidelberg, New York (1983).

14) F. de Groot and A. Kotani, "Core Level Spectroscopy of Solids", CRC Press (2008).

15) Y. Mizukami, M. Konczykowski, Y. Kawamoto, S. Kurata, S. Kasahara, K. Hashimoto, V. Mishra, A. Kreisel, Y. Wang, P.J. Hirschfeld, Y. Matsuda & T. Shibauchi, "Disorder-induced topological change of the superconducting gap structure in iron pnictides", Nat. Commun. 5, 5657 (2014).

16) N.L. Saini, "Nanoscale structure and atomic disorder in the iron-based chalcogenides", Sci. Technol. Adv. Mater. 14, 014401 (2013).

17) S.D. Conradson, I.D. Raistrick, "The Axial Oxygen Atom and Superconductivity in YBa2Cu3O7", Science 243, 1340 (1989).

18) S.D. Conradson, I.D. Raistrick, A.R. Bishop, "Axial Oxygen-Centered Lattice Instabilities and High-Temperature Superconductivity", Science 248, 1394 (1990).

19) J. Mustre de Leon, S.D. Conradson, B. Batistic, A.R. Bishop, "Evidence for an axial oxygen-centered lattice fluctuation associated with the superconducting transition in YBa2Cu3O7", Phys. Rev. Lett. 65, 1675 (1990).

20) J. Mustre de Leon, I. Batistic, A.R. Bishop, S.D. Conradson, S.A. Trugman, "Polaron origin for anharmonicity of the axial oxygen in YBa2Cu3O7", Phys. Rev. Lett. 68, 3236 (1992).

21) J. Mustre de Leon, S.D. Conradson, I. Batistic, A.R. Bishop, I.D. Raistrick, M.C. Aronson, and F.H. Garzon, "Axial oxygen-centered lattice instabilities in YBa2Cu3O7: An application of the analysis of extended x-ray-absorption fine structure in anharmonic systems", Phys. Rev. B 45, 2447 (1992).

22) A.P. Menushenkov, R.V. Chernikov, A.A. Ivanov, V.V. Sidorov, K.V. Klementev, "Double-well potential for oxygen ion vibrations in Nd2-xCexCuO4-s", J. Phys.: Conf. Ser. 190, 012093 (2009).

23) A.P. Menushenkov, A.V. Kuznetsov, R.V. Chernikov, A.A. Ivanov, V.V. Sidorov, K.V. Klementev, "Correlation of the local and the macroscopic properties of high-temperature superconductors", Z. Kristallogr. 225, 487 (2010).

24) A.P. Menushenkov, A.V. Kuznetsov, R.V. Chernikov, A.A. Ivanov, V.V. Sidorov, K.V. Klementiev, "Low Temperature Anharmonicity and Superconductivity in Cuprates", J. Supercond. Nov. Magn. 27, 925 (2014).

25) A.P. Menushenkov, A.V. Kuznetsov, R.V. Chernikov, A.A. Ivanov, V.V. Sidorov, K.V. Klementiev, "Role of the perovskite-like lattice in the high-temperature superconductor mechanism: EXAFS data analysis", J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron, Neutron Tech. 7, 407 (2013).

26) A.P. Menushenkov, K.V. Klement'ev, P.V. Konarev, A.A. Meshkov, "Anharmonicity and superconductivity in Ba0.6K0.4BiO3", JETP Lett. 67, 1034 (1998).

27) A.P. Menushenkov and K.V. Klementev, "Extended x-ray absorption fine-structure indication of a double-well potential for oxygen vibration in Ba1-xKxBiO3", J. Phys. Condens. Matter 12, 3767 (2000).

28) A.P. Menushenkov, K.V. Klementev, A.V. Kuznetsov, M.Yu. Kagan, "Superconductivity in Ba1-xKxBiO3: Possible scenario of spatially separated Fermi-Bose mixture", JETPh 93, 615 (2001).

29) A.P. Menushenkov, S. Benazeth, J. Purans, A.Yu. Ignatov, K.V. Klementev, "Local structure anomalies of the BaBi(Pb)O3 system at low temperatures: an X-ray absorption study", Physica C 277, 257 (1997).

30) В.Г. Иванов, Д.А. Чареев, А.А. Иванов, А.Н. Васильев, А.П. Менушенков, «Локальные особенности кристаллической структуры сверхпроводящих халькогенидов железа Fe(TeSe)1-s», Физика твердого тела 58, 436 (2016). V.G. Ivanov, D.A. Chareev, A.A. Ivanov, A.N. Vasil'ev and A.P. Menushenkov, "Local Features of the Crystal Structure of Superconducting Iron Chalcogenides Fe(TeSe)1-5", Physics of the Solid State 58, 447 (2016).

31) B. Joseph, A. Ricci, N. Poccia, V.G. Ivanov, A.A. Ivanov, A.P. Menushenkov,

A. Bianconi, "Temperature-Dependent As K-Edge EXAFS Studies of LaFe1-xCoxAsO (x=0.0 and 0.11) Single Crystals", J. Supercond. Nov. Magn. 29, 3041 (2016).

32) V.G. Ivanov, A.A. Ivanov, A.P. Menushenkov, B. Joseph, A. Bianconi, "Fe-As Bond Fluctuations in a Double-Well Potential in LaFeAsO", J. Supercond. Nov. Magn. 29, 3035 (2016).

33) A. Bianconi, A.P. Menushenkov, V.G. Ivanov, A.A. Ivanov and B. Joseph, "Low-temperature anomalies of EXAFS at the K-edge of As in superconducting LaFe0.89Co0.nAsO", J. Phys.: Conf. Ser. 941, 012058 (2017).

34) A.P. Menushenkov, V.G. Ivanov, V.N. Chepikov, R.R. Nygaard, A.V. Soldatenko, I.A. Rudnev, M.A. Osipov, N.A. Mineev, A.R. Kaul, O. Mathon and V. Monteseguro, "Correlation of local structure peculiarities and critical current density of 2G MOCVD YBCO tapes with BaZrO3 nanoinclusions", Supercond. Sci. Technol. 30, 045003 (2017).

35) A.A. Ivanov, V.G. Ivanov, A.P. Menushenkov, F. Wilhelm, A. Rogalev, A. Puri,

B. Joseph, W. Xu, A. Marcelli, A. Bianconi, "Local Noncentrosymmetric Structure of Bi2Sr2CaCu2O8+y by X-ray Magnetic Circular Dichroism at Cu K-Edge XANES", J. Supercond. Nov. Magn. 31, 663 (2018).

36) В.Г. Иванов и А.П. Менушенков, «Локальная кристаллическая структура сверхпроводника FeSe^: анализ данных EXAFS-спектроскопии», XII Курчатовская молодежная научная школа, Москва, НИЦ «Курчатовский институт», 28-31 октября 2014 года.

37) В.Г. Иванов, А.П. Менушенков, «EXAFS-исследование локальной неоднородности структуры сверхпроводящих халькогенидов железа», Лазерные, плазменные исследования и технологии (ЛаПлаз-2015), Москва, НИЯУ МИФИ, 16-20 февраля 2015 года.

38) В.Г. Иванов и А.П. Менушенков, «Исследование сверхпроводящих халькогенидов железа FeTexSe1-x методом EXAFS-спектроскопии с

использованием синхротронного излучения», Молодежная научная школа «Синхротронные и нейтронные исследования (СИН-нано-2015)», Москва, НИЦ «Курчатовский институт», 6-11 июля 2015 года.

39) В.Г. Иванов, А.П. Менушенков, А. Бьянкони, «Природа низкотемпературных аномалий фактора Дебая-Валлера связи As-Fe: EXAFS-исследование монокристаллов LaFe1-xCoxAsO (х=0.0 и 0.11)», Лазерные, плазменные исследования и технологии (ЛаПлаз-2016), Москва, НИЯУ МИФИ, 25-27 января 2016 года.

40) В.Г. Иванов, А.А. Иванов, А.П. Менушенков, B. Joseph, A. Bianconi, «Низкотемпературные аномалии K-As EXAFS-спектров в сверхпроводящем LaFe089Co011AsO», Лазерные, плазменные исследования и технологии (ЛаПлаз-2017), Москва, НИЯУ МИФИ, 24-26 января 2017 года.

41) A. Bianconi, G. Campi, V.G. Ivanov, A.A. Ivanov, A.P. Menushenkov, "Lattice complexity near a Lifshitz transition in strongly correlated systems", Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2017), M.V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics, 1-5 July 2017.

42) А.П. Менушенков, В.Г. Иванов, В.Н. Чепиков, R.R. Nygaard, А.В. Солдатенко, И.А. Руднев, М.А. Осипов, Н.А. Минеев, А.Р. Кауль, O. Mathon и V. Monteseguro, «Влияние нанодобавок на локальную структуру ВТСП-лент 2-го поколения», Первый Российский кристаллографический конгресс: «От конвергенции наук к природоподобным технологиям», Москва, ВДНХ, павильон №75, 21-25 ноября 2016 года.

43) A. Bianconi, V.G. Ivanov, A.A. Ivanov, A.P. Menushenkov, F. Wilhelm,

A. Rogalev, B. Joseph, W. Xu, A. Marcelli, "X-ray magnetic circular dichroism at the K-edge of Cu in Bi2Sr2CaCu2O8+x", Superstripes-2017, Ischia, Italy, 4-10 June 2017.

44) А.А. Иванов, В.Г. Иванов, А.П. Менушенков, F. Wilhelm, A. Rogalev, A. Puri,

B. Joseph, W. Xu, A. Marcelli, A. Bianconi, «Локальная нецентросимметричность структуры Bi2Sr2CaCu2O8+y, выявленная

посредством рентгеновского магнитного кругового дихроизма на Cu K-крае», Лазерные, плазменные исследования и технологии (ЛаПлаз-2018), Москва, НИЯУ МИФИ, 30 января - 1 февраля 2018 года.

45) Y. Bar-Yam, T. Egami, J. Mustre-de Leon and A.R. Bishop, "Lattice Effects in High-Tc Superconductors", World Scientific, Singapore (1992).

46) A. Bianconi, N.L. Saini, A. Lanzara, M. Missori, T. Rossetti, H. Oyanagi, H. Yamaguchi, K. Oka, T. Ito, "Determination of the Local Lattice Distortions in the CuO2 Plane of Lai^Sro.^CW, Phys. Rev. Lett. 76, 3412 (1996).

47)N.L. Saini, A. Bianconi, and H. Oyanagi, "Evidence for Critical Lattice Fluctuations in the High Tc Cuprates", J. Phys. Soc. Jpn. 70, 2092 (2001).

48) A.R. Bishop, D. Mihailovic and J. Mustre de León, "Signatures of mesoscopic Jahn-Teller polaron inhomogeneities in high-temperature superconductors", J. Phys.: Condens. Matter. 15, L169 (2003).

49) N.L. Saini, H. Oyanagi, V. Scagnoli, T. Ito, K. Oka and A. Bianconi, "Different temperature-dependent local displacements in the underdoped and overdoped La2-xSrxCuO4 system", Europhys. Lett. 63, 125 (2003).

50)J. Mustre de Leon, M. Acosta-Alejandro, S.D. Conradson, A.R. Bishop, "Local structure fluctuations as a signature of an inhomogeneous ground state in high-Tc superconductors", J. Synchrotr. Radiat. 12, 193 (2005).

51) H. Oyanagi, C. Zhang, A. Tsukada and M. Naito, "Lattice instability in high temperature superconducting cuprates probed by x-ray absorption spectroscopy", J. Phys.: Conf. Ser. 108, 012038 (2008).

52) M. Braden, M. Meven, W. Reichardt, L. Pintschovius, M.T. Fernandez-Diaz, G. Heger, F. Nakamura, and T. Fujita, "Analysis of the local structure by single-crystal neutron scattering in La1.85Sr0.15CuO4", Phys. Rev. B 63, 140510(R) (2001).

53) S.A. Kivelson, I.P. Bindloss, E. Fradkin, V. Oganesyan, J.M. Tranquada, A. Kapitulnik, and C. Howald, "How to detect fluctuating stripes in the high-temperature superconductors", Rev. Mod. Phys. 75, 1201 (2003).

54)D. Reznik, L. Pintschovius, M. Ito, S. Iikubo, M. Sato, H. Goka, M. Fujita, K. Yamada, G.D. Gu & J.M. Tranquada, "Electron-phonon coupling reflecting dynamic charge inhomogeneity in copper oxide superconductors", Nature 440, 1170 (2006).

55) C.J. Zhang and H. Oyanagi, "Local lattice instability and superconductivity in Lai.85Sro.i5Cui-xMxO4 (M = Mn, Ni, and Co)", Phys. Rev. B 79, 064521 (2009).

56) C.J. Zhang, H. Oyanagi, Z.H. Sun, Y. Kamihara, and H. Hosono, "Low-temperature lattice structure anomaly in the LaFeAsO0.93F0.07 superconductor by x-ray absorption spectroscopy: Evidence for a strong electron-phonon interaction", Phys. Rev. B 78, 214513 (2008).

57) H. Oyanagi, C.J. Zhang, Z.H. Sun, Y. Kamihara, and H. Hosono, "Local lattice response in LaFeAsO0.93F0.07 probed by x-ray absorption spectroscopy: Evidence for carrier-induced lattice distortion", J. Phys.: Conf. Ser. 190, 012094 (2009).

58) B. Joseph, A. Iadecola, L. Malavasi and N.L. Saini, "Temperature-dependent local structure of NdFeAsO1-xFx system using arsenic K-edge extended x-ray absorption fine structure", J. Phys.: Condens. Matter 23, 265701 (2011).

59) 0. Fischer, M. Kugler, I. Maggio-Aprile, and C. Berthod, "Scanning tunneling spectroscopy of high-temperature superconductors", Rev. Mod. Phys. 79, 353 (2007).

60) J.J. Rehr, J. Mustre de Leon, S.I. Zabinsky, and R.C. Albers, "Theoretical x-ray absorption fine structure standards", J. Am. Chem. Soc. 113, 5135 (1991).

61)E.S. Bozin, G.H. Kwei, H. Takagi, and S.J.L. Billinge, "Neutron Diffraction Evidence of Microscopic Charge Inhomogeneities in the CuO2 Plane of Superconducting La2-xSrxCuO4 (0<x<0.30)", Phys. Rev. Lett. 84, 5856 (2000).

62) K.V. Klementev, "Extraction of the fine structure from x-ray absorption spectra", J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 209 (2001).

63) M. Newville, "IFEFFIT: interactive XAFS analysis and FEFF fitting", J. Synchrotron Rad. 8, 322 (2001).

64)L. Pintschovius and M. Braden, "Anomalous dispersion of LO phonons in Lai.85Sro.i5CuO4", Phys. Rev. B 60, R15039(R) (1999).

65) L. Pintschovius, "Electron-phonon coupling effects explored by inelastic neutron scattering", Phys. Status Solidi B 242, 30 (2005).

66) M. d'Astuto, P.K. Mang, P. Giura, A. Shukla, P. Ghigna, A. Mirone, M. Braden, M. Greven, M. Krisch, and F. Sette, "Anomalous Dispersion of Longitudinal Optical Phonons in Ndi.86Ceo.i4CuO4+s Determined by Inelastic X-Ray Scattering", Phys. Rev. Lett. 88, 167002 (2002).

67) M. Braden, L. Pintschovius, T. Uefuji, and K. Yamada, "Dispersion of the high-energy phonon modes in Ndi.85Ce0.i5CuO4", Phys. Rev. B 72, 184517 (2005).

68) V.H. Crespi, M.L. Cohen, and D.R. Penn, "Anharmonic phonons and the isotope effect in superconductivity", Phys. Rev. B 43, 12921 (1991).

69) N.M. Plakida, V.L. Aksenov and S.L. Drechsler, "Anharmonic Model for High-Tc Superconductors", Europhys. Lett. 4, 1309 (1987).

70) J.R. Hardy and J.W. Flocken, "Possible Origins of High-Tc Superconductivity", Phys. Rev. Lett. 60, 2191 (1988).

71) L. Hozoi, S. Nishimoto, and A. Yamasaki, "Mobile Zhang-Rice singlets: Electron correlations and bond-length fluctuations in copper oxides", Phys. Rev. B 72, 144510 (2005).

72) T. Egami, Y. Petrov, D. Louca, "Lattice Effects on Charge Localization in Cuprates", J. Supercond.: Incorp. Novel Magnetism 13, 709 (2000).

73) J.B. Goodenough, "Ordering of bond length fluctuations in the copper-oxide superconductors", Europhys. Lett. 57, 550 (2002).

74) Y. Mizuguchi, and Y. Takano, "Review of Fe Chalcogenides as the Simplest Fe-Based Superconductor", J. Phys. Soc. Jpn. 79, 102001 (2010).

75) E. Pomjakushina, K. Conder, V. Pomjakushin, M. Bendele, and R. Khasanov, "Synthesis, crystal structure, and chemical stability of the superconductor FeSe1-x", Phys. Rev. B 80, 024517 (2009).

76) W.-H. Zhang, Y. Sun, J.-S. Zhang, F.-S. Li, M.-H. Guo, Y.-F. Zhao, H.-M. Zhang, J.-P. Peng, Y. Xing, H.-C. Wang, T. Fujita, A. Hirata, Z. Li, H. Ding, C.-J. Tang, M. Wang, Q.-Y. Wang, K. He, S.-H. Ji, X. Chen, J.-F. Wang, Z.-C. Xia, L. Li, Y.-Y. Wang, J. Wang, L.-L. Wang, M.-W. Chen, Q.-K. Xue, X.-C. Ma, "Direct Observation of High-Temperature Superconductivity in One-Unit-Cell FeSe Films", Chin. Phys. Lett. 31, 017401 (2014).

77) Y. Sun, W. Zhang, Y. Xing, F. Li, Y. Zhao, Z. Xia, L. Wang, X. Ma, Q.-K. Xue & J. Wang, "High temperature superconducting FeSe films on SrTiO3 substrates", Scientific Reports 4, 06040 (2014).

78) J.-F. Ge, Z.-L. Liu, C. Liu, C.-L. Gao, D. Qian, Q.-K. Xue, Y. Liu, and J.-F. Jia, "Superconductivity above 100 K in single-layer FeSe films on doped SrTiO3", Nature Materials 14, 285 (2015).

79) B. Joseph, A. Iadecola, A. Puri, L. Simonelli, Y. Mizuguchi, Y. Takano, and N.L. Saini, "Evidence of local structural inhomogeneity in FeSe^Tex from extended x-ray absorption fine structure", Phys. Rev. B 82, 020502(R) (2010).

80) A. Iadecola, B. Joseph, L. Simonelli, Y. Mizuguchi, Y. Takano and N.L. Saini, "Determination of the local structure in FeSe0.25Te0.75 single crystal by polarized EXAFS", Europhys. Lett. 90, 67008 (2010).

81) M. Bendele, C. Marini, B. Joseph, L. Simonelli, P. Dore, S. Pascarelli, M. Chikovani, E. Pomjakushina, K. Conder, N.L. Saini and P. Postorino, "Dispersive x-ray absorption studies at the Fe K-edge on the iron chalcogenide superconductor FeSe under pressure", J. Phys.: Condens. Matter 25, 425704 (2013).

82) M.D. Lumsden and A.D. Christianson, "Magnetism in Fe-based superconductors", J. Phys. Condens. Matter 22, 203203 (2010).

83) T. Yildirim, "Origin of the 150 K Anomaly in LaFeAsO: Competing Antiferromagnetic Interactions, Frustration, and a Structural Phase Transition", Phys. Rev. Lett. 101, 057010 (2008).

84) Z.P. Yin, S. Lebegue, M.J. Han, B.P. Neal, S.Y. Savrasov, W.E. Pickett, "Electron-Hole Symmetry and Magnetic Coupling in Antiferromagnetic LaFeAsO", Phys. Rev. Lett. 101, 047001 (2008).

85) J. Wu, P. Phillips, A.H.C. Neto, "Theory of the Magnetic Moment in Iron Pnictides", Phys. Rev. Lett. 101, 126401 (2008).

86) A. Iadecola, S. Agrestini, M. Filippi, L. Simonelli, M. Fratini, B. Joseph, D. Mahajan, N.L. Saini, "Local structure of ReFeAsO (Re = La, Pr, Nd, Sm) oxypnictides studied by Fe K-edge EXAFS", EPL (Europhysics Letters) 87, 26005 (2009).

87) T.A. Tyson, T. Wu, J.C. Woicik, B. Ravel, A. Ignatov, C.L. Zhang, Z. Qin, T. Zhou, and S.-W. Cheong, "Temperature-dependent local structure of LaFeAsOi-xFx: Probing the atomic correlations", J. Appl. Phys. 108, 123715 (2010).

88) L. Malavasi, G.A. Artioli, H. Kim, B. Maroni, B. Joseph, Y. Ren, T. Proffen and S.J.L. Billinge, "Local structural investigation of SmFeAsO1-xFx high temperature superconductors", J. Phys. Condens. Matter 23, 272201 (2011).

89) V.Z. Kresin, Y.N. Ovchinnikov, S.A. Wolf, "Inhomogeneous superconductivity and the "pseudogap" state of novel superconductors", Phys. Rep. 431, 231 (2006).

90) G. Campi, A. Bianconi, N. Poccia, G. Bianconi, L. Barba, G. Arrighetti, D. Innocenti, J. Karpinski, N.D. Zhigadlo, S.M. Kazakov, M. Burghammer, M. v. Zimmermann, M. Sprung & A. Ricci, "Inhomogeneity of charge-density-wave order and quenched disorder in a high-Tc superconductor", Nature 525, 359 (2015).

91) A. Bianconi, "Superstripes", Int. J. Mod. Phys. B 14, 3289 (2000).

92) A. Bianconi, D. Di Castro, G. Bianconi, A. Pifferi, N.L. Saini, F.C. Chou, D.C. Johnston, M. Colapietro, "Coexistence of stripes and superconductivity: Tc amplification in a superlattice of superconducting stripes", Physica C: Superconductivity 341-348, 1719 (2000).

93) A. Bianconi, "Shape resonances in superstripes", Nature Physics 9, 536 (2013).

94) J.-Q. Yan, S. Nandi, J. L. Zarestky, W. Tian, A. Kreyssig, B. Jensen, A. Kracher, K.W. Dennis, R.J. McQueeney, A.I. Goldman, R.W. McCallum, and T.A. Lograsso, "Flux growth at ambient pressure of millimeter-sized single crystals of LaFeAsO, LaFeAsO^Fx, and LaFe1-xCoxAsO", Appl. Phys. Lett. 95, 222504 (2009).

95) J. Karpinski, N.D. Zhigadlo, S. Katrych, Z. Bukowski, P. Moll, S. Weyeneth, H. Keller, R. Puzniak, M. Tortello, D. Daghero, R. Gonnelli, I. Maggio-Aprile, Y. Fasano, 0. Fischer, K. Rogacki, B. Batlogg, "Single crystals of LnFeAsO1-xFx (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Gd) and Ba1-xRbxFe2As2: Growth, structure and superconducting properties", Phys. C 469, 370 (2009).

96) A. Goyal (ed.), "Second Generation HTS Conductors", Berlin: Springer (2005).

97) O.V. Boytsova, S. Samoilenkov, A. Vasiliev, A. Kaul, A. Kalinov, and I. Voloshin, "MOCVD Grown Thin Film Nanocomposites Based on YBCO with Columnar Defects Comprised of Self-Assembled Inclusions", ECS Trans. 25, 1185 (2009).

98) S.V. Samoilenkov, O.V. Boytsova, V.A. Amelichev and A.R. Kaul, "Anisotropic strain of BaZrO3, BaCeO3 and Y2O3 nanoinclusions in a YBa2Cu3O7-x epitaxial film matrix and its relation to the oxygen content of the superconductor", Supercond. Sci. Technol. 24, 055003 (2011).

99) J.L. MacManus-Driscoll, S.R. Foltyn, Q.X. Jia, H. Wang, A. Serquis, L. Civale, B. Maiorov, M.E. Hawley, M.P. Maley & D.E. Peterson, "Strongly enhanced current densities in superconducting coated conductors of YBa2Cu3O?-x + BaZrO3", Nat. Mater. 3, 439 (2004).

100) S. Kang, A. Goyal, J. Li, A.A. Gapud, P.M. Martin, L. Heatherly, J.R. Thompson, D.K. Christen, F.A. List, M. Paranthaman, D.F. Lee, "HighPerformance High-Tc Superconducting Wires", Science 311, 1911 (2006).

101) Y. Yamada, K. Takahashi, H. Kobayashi, M. Konishi, T. Watanabe, A. Ibi, T. Muroga, and S. Miyata, "Epitaxial nanostructure and defects effective for

pinning in Y(RE)Ba2Cu3O7-x coated conductors", Appl. Phys. Lett. 87, 132502 (2005).

102) J. Gutiérrez, A. Llordés, J. Gazquez, M. Gibert, N. Romà, S. Ricart, A. Pomar, F. Sandiumenge, N. Mestres, T. Puig & X. Obradors, "Strong isotropic flux pinning in solution-derived YBa2Cu3O7-x nanocomposite superconductor films", Nat. Mater. 6, 367 (2007).

103) J. Blasco, J. Garcia, A. Badia, "Effect of zirconium incorporation into YBCO superconductor", J. Supercond. 7, 4 (1994).

104) A. Ichinose, P. Mele, T. Horide, K. Matsumoto, G. Goto, M. Mukaida, R. Kita, Y. Yoshida, S. Horii, "Microstructures of REBa2Cu3Oy adding BaZrO3 or BaSnO3", Physica C 468, 1627 (2008).

105) K. Kaneko, K. Furuya, K. Yamada, S. Sadayama, J.S. Barnard, P.A. Midgley, T. Kato, T. Hirayama, M. Kiuchi, T. Matsushita, A. Ibi, Y. Yamada, T. Izumi, and Y. Shiohara, "Three-dimensional analysis of BaZrO 3 pinning centers gives isotropic superconductivity in GdBa2Cu3O7-s", J. Appl. Phys. 108, 063901 (2010).

106) T. Aytug, M. Paranthaman, E.D. Specht, Y. Zhang, K. Kim, Y.L. Zuev, C. Cantoni, A. Goyal, D.K. Christen, V.A. Maroni, Y. Chen and V. Selvamanickam, "Enhanced flux pinning in MOCVD-YBCO films through Zr additions: systematic feasibility studies", Supercond. Sci. Technol. 23, 014005 (2010).

107) V.A. Maroni, A.J. Kropf, T. Aytug and M. Paranthaman, "Raman and x-ray absorption spectroscopy characterization of Zr-doped MOCVD YBa2Cu3O6+s", Supercond. Sci. Technol. 23, 014020 (2010).

108) Y. Chen, V. Selvamanickam, Y. Zhang, Y. Zuev, C. Cantoni, E. Specht, M. Parans Paranthaman, T. Aytug, A. Goyal, and D. Lee, "Enhanced flux pinning by BaZrO3 and (Gd,Y)2O3 nanostructures in metal organic chemical vapor deposited GdYBCO high temperature superconductor tapes", Appl. Phys. Lett. 94, 062513 (2009).

109) V. Selvamanickam, Y. Chen, J. Xie, Y. Zhang, A. Guevara, I. Kesgin, G. Majkic, M. Martchevsky, "Influence of Zr and Ce doping on electromagnetic properties of (Gd, Y)-Ba-Cu-O superconducting tapes fabricated by metal organic chemical vapor deposition", Physica C 469, 2037 (2009).

110) V. Selvamanickam, A. Guevara, Y. Zhang, I. Kesgin, Y. Xie, G. Carota, Y. Chen, J. Dackow, Y. Zhang, Y. Zuev, C. Cantoni, A. Goyal, J. Coulter and L. Civale, "Enhanced and uniform in-field performance in long (Gd, Y)-Ba-Cu-O tapes with zirconium doping fabricated by metal-organic chemical vapor deposition", Supercond. Sci. Technol. 23, 014014 (2010).

111) H. Maeda, Y. Tanaka, M. Fukutomi, T. Asano, "A new high-Tc oxide superconductor without a rare earth element", Jpn. J. Appl. Phys. 27, L209 (1988).

112) J.M. Tarascon, Y. Le Page, P. Barboux, B.G. Bagley, L.H. Greene, W.R. McKinnon, G.W. Hull, M. Giroud, and D.M. Hwang, "Crystal substructure and physical properties of the superconducting phase Bi4(Sr, Ca)6Cu4O16+x", Phys. Rev. B 37, 9382 (1988).

113) P. Bordet, J.J. Capponi, C. Chaillout, J. Chenavas, A.W. Hewat, E.A. Hewat, J.L. Hodeau, M. Marezio, J.L. Tholence, D. Tranqui, "Powder x-ray and neutron diffraction study of the superconductor Bi2Sr2CaCu2O8", Physica C: Supercond. 623, 153 (1988).

114) P. Bordet, J.J. Capponi, C. Chaillout, J. Chenavas, A.W. Hewat, E.A. Hewat, J.L. Hodeau, M. Marezio, J.L. Tholence, D. Tranqui, "A note on the symmetry and Bi valence of the superconductor Bi2Sr2CaCu2O8", Physica C: Supercond. 156, 189 (1988).

115) V. Petricek, Y. Gao, P. Lee, P. Coppens, "X-ray analysis of the incommensurate modulation in the 2:2:1:2 Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductor including the oxygen atoms", Phys. Rev. B 42, 387 (1990).

116) A. Beskrovnyi, "Neutron diffraction study of the modulated structure of Bi2(Sr, Ca)3Cu2O8+y", Physica C: Supercond. 166, 79 (1990).

117) P.A. Miles, S.J. Kennedy, G.J. McIntyre, G.D. Gu, G.J. Russell, N. Koshizuka, "Refinement of the incommensurate structure of high quality Bi-2212 single crystals from a neutron diffraction study", Physica C: Supercond. 294, 275 (1998).

118) A. Yamamoto, M. Onoda, E. Takayama-Muromachi, F. Izumi, T. Ishigaki, and H. Asano, "Rietveld analysis of the modulated structure in the superconducting oxide Bi2(Sr, Ca)3Cu2O8+x", Phys. Rev. B 42, 4228 (1990).

119) Y. Gao, P. Lee, P. Coppens, M.A. Subramania, A.W. Sleight, "The incommensurate modulation of the 2212 Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductor", Science 241, 954 (1988).

120) X.B. Kan, S.C. Moss, "Four-dimensional crystallographic analysis of the incommensurate modulation in a Bi2Sr2CaCu2O8 single crystal", Acta Cryst. B 48, 122 (1992).

121) Y. Le Page, W. McKinnon, J.M. Tarascon, P. Barboux, "Origin of the incommensurate modulation of the 80 K superconductor Bi2Sr2CaCu2O8.21 derived from isostructural commensurate Bi1oSr1sFe1oO46", Phys. Rev. B 40, 6810 (1989).

122) A. Bianconi, M. Lusignoli, N.L. Saini, P. Bordet, Â. Kvick, P.G. Radaelli, "Stripe structure of the CuO2 plane in Bi2Sr2CaCu2O8+y by anomalous x-ray diffraction", Phys. Rev. B 54, 4310 (1996).

123) A. Rogalev, F. Wilhelm, "Magnetic circular dichroism in the hard X-ray range", Phys. Met. Metallogr. 116, 1285 (2015).

124) M. Kubota, K. Ono, Y. Oohara, H. Eisaki, "X-ray optical activity in underdoped Bi-based high-Tc superconductor", J. Phys. Soc. Jpn. 75, 053706 (2006).

125) M.R. Norman, "X-ray natural dichroism and chiral order in underdoped cuprates", Phys. Rev. B 87, 180506 (2013).

126) S. Di Matteo, C.M. Varma, "Symmetry considerations for detection of time-reversal breaking phases in cuprates by x-ray diffraction and absorption", Phys. Rev. B 67, 134502 (2003).

127) S. Di Matteo, M.R. Norman, "X-ray dichroism and the pseudogap phase of cuprates", Phys. Rev. B 76, 014510 (2007).

128) A.A. Yurgens, "Intrinsic Josephson junctions", Supercond. Sci. Technol. 13, R85 (2000).

129) N. Poccia, G. Campi, M. Fratini, A. Ricci, N.L. Saini, and A. Bianconi, "Spatial inhomogeneity and planar symmetry breaking of the lattice incommensurate supermodulation in the high-temperature superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+y", Phys. Rev. B 84, 100504 (2011).

130) Z. Fu, Y. Li, T. Cheng, Y. Zhang, B. Gu, H. Fan, "Incommensurate modulations in Bi-2212 high-Tc superconductor revealed by single-crystal X-ray analysis using direct methods", Sci. Chin. (series A) 38, 210 (1995).

131) J.M. Perez-Mato, J. Etrillard, J.M. Kiat, B. Liang, C.T. Lin, "Competition between composite and modulated configurations in Bi2Sr2CaCu2O8+s and its relation to oxygen stoichiometry", Phys. Rev. B 67, 024504 (2003).

132) S. Kaneko, K. Akiyama, H. Funakubo, M. Yoshimoto, "Strain-amplified structural modulation of Bi-cuprate high-Tc superconductors", Phys. Rev. B 74, 054503 (2006).

133) S. Kaneko, K. Akiyama, Y. Shimizu, Y. Hirabayashi, S. Ohya, H. Funakubo, M. Yoshimoto, "Structural modulation in bismuth cuprate superconductor observed by x-ray reciprocal space mapping", J. Cryst. Growth 287, 483 (2006).

134) E. Bauer, M. Sigrist, "Non-centrosymmetric Superconductors: Introduction and Overview", Lecture Notes in Physics 847, Springer, Heidelberg (2012).

135) M. Smidman, M.B. Salamon, H.Q. Yuan, D.F. Agterberg, "Superconductivity and spin-orbit coupling in non-centrosymmetric materials: a review", Rep. Prog. Phys. 80, 036501 (2017).

136) D.J. Griths, "Introduction to Quantum Mechanics", Pearson Prentice Hall, 2nd edition (2004).

137) J. Stohr and Y. Wu, "X-ray magnetic circular dichroism: Basic concepts and theory for 3d transition metal atoms", In: A.S. Schlachter and

F.J. Wuilleumier (editors), New Directions in Research with Third-Generation Soft X-Ray Synchrotron Radiation Sources, Kluwer Academic Publishers (1994).

138) C.T. Chen, Y.U. Idzerda, H.-J. Lin, N.V. Smith, G. Meigs, E. Chaban,

G.H. Ho, E. Pellegrin, and F. Sette, "Experimental confirmation of the x-ray magnetic circular dichroism sum rules for iron and cobalt", Phys. Rev. Lett. 75, 152 (1995).

139) S. Blundell, "Magnetism in Condensed Matter", Oxford University Press (2001).

140) B.T. Thole, P. Carra, F. Sette, and G. van der Laan, "X-ray circular dichroism as a probe of orbital magnetization", Phys. Rev. Lett. 68, 1943 (1992).

141) P. Carra, B.T. Thole, M. Altarelli, and X. Wang, "X-ray circular dichroism and local magnetic fields", Phys. Rev. Lett. 70, 694 (1993).

142) M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 7th ed., Pergamon (1987).

143) P. Elleaume, "Helios: a new type of linear/helical undulator", J. Synchrotron Rad. 1, 19 (1994).

144) C. Malgrange, C. Carvalho, L. Braicovich, and J. Goulon, "Transfer of circular polarization in Bragg crystal X-ray monochromators", Nucl. Instrum. Methods A 308, 390 (1991).

145) T. Ichikawa, "X-ray monochromators for circularly polarized incident radiation", Rev. Sci. Instrum. 60, 2058 (1989).

146) Y.H. Matsuda, Z.W. Ouyang, H. Nojiri, T. Inami, K. Ohwada, M. Suzuki, N. Kawamura, A. Mitsuda, and H. Wada, "X-ray magnetic circular dichroism of a valence fluctuating state in Eu at high magnetic fields", Phys. Rev. Lett. 103, 046402 (2009).

147) Y. Mizuguchi, F. Tomioka, S. Tsuda, T. Yamaguchi, and Y. Takano, "Substitution Effects on FeSe Superconductor", J. Phys. Soc. Jpn. 78, 074712 (2009).

148) C.-Y. Moon and H.J. Choi, "Chalcogen-Height Dependent Magnetic Interactions and Magnetic Order Switching in FeSexTei-x", Phys. Rev. Lett. 104, 057003 (2010).

149) T. Miyake, K. Nakamura, R. Arita, and M. Imada, "Comparison of Ab initio Low-Energy Models for LaFePO, LaFeAsO, BaFe2As2, LiFeAs, FeSe, and FeTe: Electron Correlation and Covalency", J. Phys. Soc. Jpn. 79, 044705 (2010).

150) L. Simonelli, N.L. Saini, Y. Mizuguchi, Y. Takano, T. Mizokawa, G. Baldi and G. Monaco, "Electronic properties of FeSei-xTex probed by x-ray emission and absorption spectroscopy", J. Phys.: Condens. Matter 24, 415501 (2012).

151) D.F. Mulato-Gómez, J. Mustre de León, N.L. Saini, "Inhomogeneous Electronic Structure of FeTe1-xSex Revealed by X-ray Absorption Near Edge Structure", J. Supercond. Nov. Magn. 27, 1035 (2014).

152) G. Dalba and P. Fornasini, "EXAFS Debye-Waller Factor and Thermal Vibrations of Crystals", J. Synchrotron Radiat. 4, 243 (1997).

153) A.S. Sefat, A. Huq, M.A. McGuire, R. Jin, B.C. Sales, D. Mandrus, L.M.D. Cranswick, P.W. Stephens, and K.H. Stone, "Superconductivity in LaFe1-xCoxAsO", Phys. Rev. B 78, 104505 (2008).

154) A. Ricci, N. Poccia, B. Joseph, L. Barba, G. Arrighetti, G. Ciasca, J.-Q. Yan, R.W. McCallum, T.A. Lograsso, N.D. Zhigadlo, J. Karpinski, and

A. Bianconi, "Structural phase transition and superlattice misfit strain of RFeAsO (R = La, Pr, Nd, Sm)", Phys. Rev. B 82, 144507 (2010).

155) C. Wang, Y.K. Li, Z.W. Zhu, S. Jiang, X. Lin, Y.K. Luo, S. Chi, L.J. Li, Z. Ren, M. He, H. Chen, Y.T. Wang, Q. Tao, G.H. Cao, and Z.A. Xu, "Effects of cobalt doping and phase diagrams of LFe1-xCoxAsO (L = La and Sm)", Phys. Rev. B 79, 054521 (2009).

156) N. Qureshi, Y. Drees, J. Werner, S. Wurmehl, C. Hess, R. Klingeler,

B. Büchner, M.T. Fernández-Díaz, and M. Braden, "Crystal and magnetic structure of the oxypnictide superconductor LaFeAsO1-xFx: A neutron-diffraction study", Phys. Rev. B 82, 184521 (2010).

157) M.A. McGuire, A.D. Christianson, A.S. Sefat, B.C. Sales, M.D. Lumsden, R. Jin, E.A. Payzant, D. Mandrus, Y. Luan, V. Keppens, V. Varadarajan, J.W. Brill, R.P. Hermann, M.T. Sougrati, F. Grandjean, and G.J. Long, "Phase transitions in LaFeAsO: Structural, magnetic, elastic, and transport properties, heat capacity and Mössbauer spectra", Phys. Rev. B 78, 094517 (2008).

158) L. Wang, U. Köhler, N. Leps, A. Kondrat, M. Nale, A. Gasparini, A. de Visser, G. Behr, C. Hess, R. Klingeler, and B. Büchner, "Thermal expansion of LaFeAsO1-xFx: Evidence for high-temperature fluctuations", Phys. Rev. B 80, 094512 (2009).

159) R. Klingeler, N. Leps, I. Hellmann, A. Popa, U. Stockert, C. Hess, V. Kataev, H.-J. Grafe, F. Hammerath, G. Lang, S. Wurmehl, G. Behr, L. Harnagea, S. Singh, and B. Büchner, "Local antiferromagnetic correlations in the iron pnictide superconductors LaFeAsO^Fx and Ca(Fe1-xCox)2As2 as seen via normal-state susceptibility", Phys. Rev. B 81, 024506 (2010).

160) O. Mathon, A. Beteva, J. Borrel, D. Bugnazet, S. Gatla, R. Hino, I. Kantor, T. Mairs, M. Munoz, S. Pasternak, F. Perrin and S. Pascarelli, "The time-resolved and extreme conditions XAS (TEXAS) facility at the European Synchrotron Radiation Facility: the general-purpose EXAFS bending-magnet beamline BM23", J. Synchrotron Rad. 22, 1548 (2015).

161) C.H. Booth and F. Bridges, "Improved self-absorption correction for fluorescence measurements of extended x-ray absorption fine-structure", Phys. Scr. 115, 202 (2005).

162) M. Newville, P. Llvins, Y. Yacoby, J.J. Rehr, and E.A. Stern, "Near-edge x-ray-absorption fine structure of Pb: A comparison of theory and experiment", Phys. Rev. B 47, 14126 (1993).

163) T.-L. Phan, Y.D. Zhang, D.S. Yang, N.X. Nghia, T.D. Thanh, and S.C. Yu, "Defect-induced ferromagnetism in ZnO nanoparticles prepared by mechanical milling", Appl. Phys. Lett. 102, 072408 (2013).

164) D. Andrault, J.P. Poirier, "Evolution of the distortion of perovskites under pressure: An EXAFS study of BaZrO3, SrZrO3 and CaGeO3", Phys. Chem. Minerals 18, 91 (1991).

165) C. Popescu, J.-P. Itie, A. Congedutti, P. Lagarde, A.-M. Flank, L. Pinsard-Gaudart, and N. Dragoe, "EXAFS study of layered cobaltates under pressure", Phys. Rev. B 84, 224120 (2011).

166) D. Rubio Temprano, J. Mesot, S. Janssen, K. Conder, A. Furrer, H. Mutka, and K.A. Müller, "Large Isotope Effect on the Pseudogap in the High-Temperature Superconductor HoBa2Cu4O8", Phys. Rev. Lett. 84, 1990 (2000).

167) J.D. Jorgensen, B.W. Veal, A.P. Paulikas, L.J. Nowicki, G.W. Crabtree, H. Claus, and W.K. Kwok, "Structural properties of oxygen-deficient Yba2Cu3O7-s", Phys. Rev. B 41, 1863 (1990).

168) K.A. Müller, "The Unique Properties of Superconductivity in Cuprates", J. Supercond. Nov. Magn. 27, 2163 (2014).

169) A. Bianconi, C. Li, F. Campanella, S. Della Longa, I. Pettiti, M. Pompa, S. Turtu, and D. Udron, "Cu K-edge polarized x-ray-absorption near-edge structure of Bi2Sr2CaCu2O8", Phys. Rev. B 44, 4560 (1991).

170) A. Bianconi, A. Congiu-Castellano, M. De Santis, C. Politis, A. Marcelli, S. Mobilio, A. Savoia, "Lack of delocalized Cu p states at the Fermi level in the high-Tc superconductor YBa2Cu3O7 by XANES spectroscopy", Z. Phys. B: Condens. Matter 67, 307 (1987).