Raman 특성을 중심으로한 1 : 2 : 3 고온 초전도체 연구

Abstract

YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7)과 Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) 체계의 초전도 특성을 조사하여 이 두 체계의 초전도 메카니즘의 차이점을 알아보았고 YBa_(2)Cu_(3)O_(7)의 가열효과를 라만 분광법으로 분석하였다. YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7)과 Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) 체계는 X-선 회절 결과 직방 결정 구조였고, 요오드 적정 결과 산소 함량이 6.90±0.03으로 나타났으며, 온도 변화에 따른 저항 측정에서 Zn과 Pr이 치환됨에 따라 전이 온도 Tc가 점차적으로 감소함을 확인하였다. 또한 라만과 XPS 측정으로 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) 체계에서는 아무 변화도 볼 수 없었으나, Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) 체계에서는 c-축 산소(O_(z))의 라만 주파수와 Ba 핵심 준위의 결합 에너지가 증가함을 보았다. YBa_(2)Cu_(3)O_(7)의 세라믹과 박막 시료를 준비하여 레이저 가열과 가열 코일을 이용한 가열을 라만으로 분석한 결과, 세라믹 시료는 가열됨에 따라 502㎝^(-1)에 대한 340㎝^(-1)모드의 상대적 세기가 감소 하였으나 박막에서는 아무 변화를 볼 수 없었다. 결과적으로 YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) 체계의 초전도 억제 메카니즘은 Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) 체계와는 다르다는 사실을 알았고 YBa_(2)Cu_(3)O_(7)의 세라믹 시료는 가열됨에 따라 미세 결정들의 방향이 요동을 한다는 것을 알았다. ; The properties of the YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) and Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) system are investigated. Difference in the superconducting mechanism of both systems is searched and the heating effect of YBa_(2)Cu_(3)O_(7) is analyzed using room temperature Raman spectroscopy. Powder X-ray diffraction shows that the all samples are of orthorhombic structure with little impurity. The values for oxygen content of samples of the YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) and Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) system are found to be 6.90±0.03 by Iodometric titration. The transition temperature Tc decreases with increasing Zn and Pr concentration. In Raman and XPS measurements of YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) system, there is no change with increasing Zn concentrations. On the other hand, the O_(z) Raman frequency increases and the binding energy of Ba core-level shift to higher values as Pr increases in Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) system. The heating effect of ceramic and thin film YBa_(2)Cu_(3)O_(7) is observed. In a ceramic sample, the relative intensity of the B_(lg) mode near 340cm^(-1) to that of the A_(lg) mode near 502cm^(-1) decreases rapidly when heated. But in epitaxial thin film samples, no such change is observed. In conclusion, we ,find the suppression mechanism in the YBa_(2)Cu_(3-x)Zn_(x)O_(7) system different from that of the Er_(1-y)Pr_(y)Ba_(2)Cu_(3)O_(7) system. We attribute the heating effects in ceramic Y1:2:3 to the fluctuation of orientation of microcrystals due to thermal motion.